JPH03501052A - Calibration system for coordinate measuring machines - Google Patents

Calibration system for coordinate measuring machines

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JPH03501052A
JPH03501052A JP63509394A JP50939488A JPH03501052A JP H03501052 A JPH03501052 A JP H03501052A JP 63509394 A JP63509394 A JP 63509394A JP 50939488 A JP50939488 A JP 50939488A JP H03501052 A JPH03501052 A JP H03501052A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 座標測定機用校正システム 発明の分野 本発明は座標測定機に関し、より詳細には測定座標値の位置依存誤差を補償する ための座標測定機用校正システムに関するものである。[Detailed description of the invention] Calibration system for coordinate measuring machines field of invention The present invention relates to a coordinate measuring machine, and more particularly to a coordinate measuring machine that compensates for position-dependent errors in measured coordinate values. The present invention relates to a calibration system for coordinate measuring machines.

発明の背景 座標測定機は機械部品のような被加工物の寸法検査に用いられる。被加工物は固 定台に固定されており、そして測定探針は上下方向に可動であり、水平面にも可 動なラムに固定される。被加工物上のあるポイントの位置を測定するために、探 針は該ポイントに接触され、座標測定機のX、y及びzfi定スケスケールまれ る。2つのポイント間の距離を測定するために、該2つのポイントは連続して接 触されて、両ポイントの座標が読まれ、そして距離がその座標から計算される。Background of the invention Coordinate measuring machines are used to inspect the dimensions of workpieces such as mechanical parts. The workpiece is hard It is fixed on a fixed stand, and the measurement probe can be moved up and down, and can also be used on horizontal surfaces. fixed to a dynamic ram. To measure the position of a point on a workpiece, The needle is brought into contact with the point and the X, y and zfi constant scale of the coordinate measuring machine is Ru. To measure the distance between two points, the two points are connected consecutively. The coordinates of both points are read and the distance is calculated from the coordinates.

技術水準の座標測定機は高解像測定システム、電気接触探針、動力駆動装置、コ ンピュータ制御駆動装置及びデータのコンピュータ収集・処理等の改良点を有し ている。State-of-the-art coordinate measuring machines include high-resolution measuring systems, electrical contact probes, power drives and components. It has improvements such as a computer-controlled drive device and computer collection and processing of data. ing.

座標測定機の精度は、スケールまたは他の測定システムの不正確さにより、また 機械運動の直交性を確立する案内路の欠陥によって制限される。精度を増すため の1つのアプローチとしては誤差が減少されるように単純に構成技術を改良して システムの許容差を減少することである。しかし、要求される精度が増加すると 誤差の減少は漸進的に費用がかかる。他のアプローチは機械作業量を通してのX 、y及び2ポイント誤差の直接の測定である。このアプローチは、大型機に記憶 されなければならない膨大な量のデータとこのようなデータを測定するために必 要とされる時間ゆえに非実用的である。第三のアプローチはパラメータの形式で の誤差測定である。即ち、誤差パラメータのセットが、例えば、3つの相互直交 軸に沿って測定され、将来の使用のために記憶される。測定量のなかでのいかな るポイントでのX、y及び2誤差はパラメータ誤差から計算される0次に、計算 された誤差はスケール表示度数から引かれ、実際の被加工物座標を定める。The accuracy of a coordinate measuring machine is dependent on the inaccuracy of the scale or other measurement system and Limited by guideway imperfections that establish orthogonality of mechanical motion. to increase accuracy One approach is to simply improve the construction technique so that the error is reduced. The goal is to reduce system tolerances. However, as the required precision increases Error reduction is progressively more expensive. Another approach is through machine workload , y and a direct measurement of the two-point error. This approach is useful for large machines The huge amount of data that must be measured and the The time required makes it impractical. The third approach is in the form of parameters This is an error measurement. That is, if the set of error parameters is, for example, three mutually orthogonal Measured along the axis and stored for future use. Among the measured quantities? The X, y and 2 errors at the point are calculated from the parameter errors. The resulting error is subtracted from the scale reading to determine the actual workpiece coordinates.

座標測定機は探針運動を確立する3セツトの案内路を有する。理想的には、これ ら案内路のそれぞれに沿う運動は直線状運動のみに帰着しなければならず、スケ ール表示度数は直線の変位と等しいであろう、しかし、現実には、スケール誤差 があり、案内路は完全には直線ではなく、又は完全には捩を避けることができな い1本来の機械には、各案内路に沿う運動中に誤差を生み出す6つの自由度があ る。The coordinate measuring machine has three sets of guideways for establishing probe movement. Ideally, this The motion along each of the guideways must result in linear motion only, and the scale The scale displayed in degrees will be equal to the linear displacement, but in reality, the scale error The guideway may not be completely straight, or it may not be possible to completely avoid twisting. 1 The original machine had six degrees of freedom that created errors during movement along each guideway. Ru.

運動の各方向としては、3つの直線状誤差、Dx、Dy及びDzがあり、また3 つの回転誤差、Ax、Ay及びAzがある。これら6つの誤差パラメータは機械 運動の各方向に沿う多数のポイントで測定されることができ、その結果は18の 誤差パラメータを有する誤差行列となる。この18の誤差のパラメータ行列から 、測定量中でのポイントで誤差が計算され得る。For each direction of motion, there are three linear errors, Dx, Dy, and Dz; There are three rotational errors, Ax, Ay and Az. These six error parameters are machine Measurements can be made at multiple points along each direction of motion, and the results are 18 This becomes an error matrix with error parameters. From these 18 error parameter matrices, , the error can be calculated at a point in the measurand.

種々の技術がパラメータ誤差の測定に使用されている。Various techniques have been used to measure parameter errors.

レーザ干渉計の技術が高精度の変位誤差測定用としてよく知られている。複局波 数干渉計の技術は、1974年2月5日にBaldwinに付与された米国特許 第3,790゜284号に開示されているように、真直度及び横転の測定に利用 されている。ステージの傾斜角及び偏揺角を検出するための区分編成光電池を利 用するシステムは、1973年2月6日にMarcyに付与された米国特許第3 ,715.599号に開示されている。四象限角運動センサは、1973年10 月16日にW i 11 e t tに付与された米国特許第3,765,77 2号に開示されている。パラメータ誤差を測定する1つの先行技術アプローチは 、ヒユーレット−バラカード・レーザ測定システム応用ノート156−4の「機 械工具の校正」に記載されているヒユーレット−パラカード5526Aレーザ測 定システムを利用している。このシステムは機械間で移送可能であるが1機械校 正時間は約40時間である。更に、異なる組立が各測定のために必要とされ、か つ組立誤差は避けることが困難である。測定機の運動の各軸に沿う6誤差パラメ ータ測定システムは、1981年4月14日にCo I eman等に付与され た米国特許第4,261,107号に開示されている。Laser interferometer technology is well known for high precision displacement error measurements. multi-station wave The technique of number interferometer is a U.S. patent granted to Baldwin on February 5, 1974. No. 3,790°284 for use in measuring straightness and rollover. has been done. Utilizing segmented photocells to detect stage tilt and yaw angles The system used is US Pat. No. 3, issued to Marcy on February 6, 1973. , 715.599. The four-quadrant angular motion sensor was introduced in October 1973. U.S. Patent No. 3,765,77, granted to Wi. It is disclosed in No. 2. One prior art approach to measuring parameter error is , “Mechanical Hulet-Paracard 5526A laser measurement described in "Calibration of Machine Tools" A fixed system is used. This system is transferable between machines, but only one machine Regular time is approximately 40 hours. Furthermore, different assemblies are required for each measurement and Assembly errors are difficult to avoid. 6 error parameters along each axis of machine motion The data measurement system was granted to Co., Ltd. on April 14, 1981. No. 4,261,107.

このシステムは誤差パラ−メタの各々を測定するために干渉計の技術を利用して おり、したがって、レーザ光線軸に垂直な変位を測定するために複周波数レーザ を必要とする。This system utilizes interferometric techniques to measure each of the error parameters. Therefore, a multi-frequency laser is used to measure the displacement perpendicular to the laser beam axis. Requires.

その結果、このシステムは複雑であり、費用がかかる。更に、異なる固定測定構 成が機械運動の3つの軸の各々に利用され、これによりこのシステムの複雑性と 経費を更に付加している。As a result, this system is complex and expensive. Furthermore, different fixed measurement configurations structure is utilized for each of the three axes of mechanical motion, which increases the complexity and complexity of this system. Adding more expenses.

特定の機械に付随する誤差パラメータは時間的に比較的一定のままであるため、 校正装置を機械に取り付けることができ5校正処理を短時間のうちに行なうこと ができ、更に校正装置を他の機械と使用するために取り除くことができる機械校 正用方法及び機械を提供することが望ましい。Since the error parameters associated with a particular machine remain relatively constant in time, The calibration device can be attached to the machine and the calibration process can be performed in a short time. machine calibration, and even the calibration device can be removed for use with other machines. It is desirable to provide methods and machines for proper use.

このような校正システムは高精度の誤差測定を提供しなければならないし、機械 に容易に取り付けらればならないし、また使用後に容易に取り外されなければな らない1校正方法は機械の寿命の間は必要なだけ繰り返されることができる。Such calibration systems must provide highly accurate error measurements and require mechanical It must be easy to attach to the device and be easily removed after use. The single calibration method can be repeated as many times as necessary during the life of the machine.

本発明の概括的な目的は改良された座標測定機を提供することである。A general object of the present invention is to provide an improved coordinate measuring machine.

本発明の他の目的は機械内の固定要素に関連する可動要素の位置を校正する方法 及び装置を提供することである。Another object of the invention is a method for calibrating the position of a movable element in relation to a fixed element in a machine. and equipment.

本発明の更に他の目的は座標測定機の精度を改良するための方法及び装置を提供 することである。Still another object of the invention is to provide a method and apparatus for improving the accuracy of a coordinate measuring machine. It is to be.

本発明の更に他の目的は固定要素に関連して可動要素に付随するパラメータ誤差 を測定するための方法及び装置を提供することである。Yet another object of the invention is to reduce parametric errors associated with a movable element in relation to a fixed element. An object of the present invention is to provide a method and apparatus for measuring.

本発明の更に他の目的は容易に取付は可能で、かつ取り外し得る座標測定機用校 正システムを提供することである。Still another object of the present invention is to provide an easily attachable and removable coordinate measuring machine calibrator. The goal is to provide a correct system.

本発明の更に他の目的は座標測定機を校正する方法及び装置を提供することであ る。Still another object of the present invention is to provide a method and apparatus for calibrating a coordinate measuring machine. Ru.

本発明の更なる目的は座標測定機内の運動の3方向の各々に沿うパラメータ誤差 を正確に測定するための方法及び装置を提供することである。A further object of the invention is to detect parameter errors along each of the three directions of motion within a coordinate measuring machine. An object of the present invention is to provide a method and apparatus for accurately measuring.

R里辺1カ 本発明によれば、これら及び他の目的及び利点は少なくとも2つ次元において互 いに対して可動な第1の要素及びテーブルとを有する機械における測定パラメー タ誤差を測定するための装置において達成される。この装置は第1の要素に取付 は可能な反射体アッセンブリと、該テーブルに取付は可能であり少なくとも1つ のレーザ光線を該反射体アッセンブリに向け、該反射体アッセンブリから反射し たレーザ光線を感知して変位、真直度、傾斜角、偏揺角及び横転の誤差信号を発 生するレーザ測定アッセンブリと、該レーザ測定アッセンブリを異なる向きで該 テーブルに取り付け、該反射体アッセンブリを異なる向きで該第1の要素に取り 付ける手段とを備えてなる1反射体アッセンブリ及びレーザ測定アッセンブリは 出射レーザ光線が反射体アッセンブリによって反射されるレーザ測定アッセンブ リに戻されるように各向きで一列に並べられている。各向きでは、変位、真直度 、傾斜角、偏揺角及び横転の誤差はレーザ光線の方向に沿って複数の選択された 位置で測定される。R Satobe 1ka According to the invention, these and other objects and advantages are mutually compatible in at least two dimensions. Measuring parameters in a machine having a first element movable relative to a table and a table This is accomplished in an apparatus for measuring data errors. This device is attached to the first element is capable of attaching at least one reflector assembly to the table. directing a laser beam at the reflector assembly and reflecting it from the reflector assembly. detects the laser beam and generates error signals for displacement, straightness, tilt angle, yaw angle, and rollover. the laser measurement assembly to be produced and the laser measurement assembly to be measured in different orientations. attaching the reflector assembly to a table and attaching the reflector assembly to the first element in different orientations; 1. A reflector assembly and a laser measurement assembly comprising: Laser measurement assembly in which the emitted laser beam is reflected by a reflector assembly They are lined up in a row in each direction so that they can be returned to the grid. For each orientation, displacement, straightness , the tilt angle, yaw angle and rollover errors are multiple selected along the direction of the laser beam. Measured in position.

本発明の他の態様によれば、互いに対して少なくとも2つの次元で可動な第1の 要素とテーブルとを有する機械においてパラメータ位置誤差を測定するための方 法が提供される。この方法は、 (a)反射体アッセンブリを第1の向きで第1 の要素に取り付ける工程と、 (b)レーザ測定アッセンブリを反射体アッセン ブリに一列に並んだ第1の向きで少なくとも1つのレーザ光線が測定アッセンブ リによって反射体アッセンブリに向けられ、レーザ測定アッセンブリへ反射され て戻されるように取り付ける工程と(C)レーザ測定アッセンブリに反射されて 戻ったレーザ光線を変位、真直度、傾斜角、偏揺角及び横転の誤差信号に変換し 該誤差信号を記憶する工程と、 (d)レーザ光線の方法に第1の要素及び反射 体アッセンブリを反射体アッセンブリがレーザ光線に一列に並べられて選択され た新しい位置に動かす工程と、 (e)レーザ測定アッセンブリへ反射して夏さ れたレーザ光線を変位、真直度、傾斜角、偏揺角及び横転の誤差信号に変換し該 誤差信号を記憶する工程と、(f)レーザ光線の方向で多数の選択された新しい 位置で上記工程(d)及び(e)を繰り返す工程と、 (g)反射体アッセンブ リを第1の要素に第1の向きに直交する第2の向きに置く工程と、 (h)レー ザ測定アッセンブリをテーブルに第1の向きと直交する第2の向きで反射体アッ センブリに一列に並ばせて取り付ける工程と、そして(i)第2の向きで上記( C)から(f)工程を繰り返す工程とを備えてなる。According to another aspect of the invention, the first Method for measuring parameter position errors in machines with elements and tables law is provided. The method includes: (a) positioning the reflector assembly in a first orientation; (b) attaching the laser measurement assembly to the reflector assembly; at least one laser beam in a first orientation aligned with the measurement assembly; is directed to the reflector assembly by the laser and reflected to the laser measurement assembly. (C) reflected back into the laser measurement assembly; Converts the returned laser beam into error signals for displacement, straightness, tilt angle, yaw angle, and rollover. storing the error signal; and (d) adding a first element to the method of the laser beam and the reflection. The reflector assembly is aligned with the laser beam and selected. and (e) reflect back to the laser measurement assembly and The detected laser beam is converted into error signals for displacement, straightness, tilt angle, yaw angle, and rollover. (f) storing a large number of selected new signals in the direction of the laser beam; repeating steps (d) and (e) above at the location; and (g) reflector assembly. (h) placing the laser on the first element in a second orientation perpendicular to the first orientation; Place the measurement assembly on the table with the reflector mounted in a second orientation perpendicular to the first orientation. (i) aligning and installing the assembly in a second orientation; C) to repeating steps (f).

上記方法の好ましい実施例において、反射体アッセンブリ及びレーザ測定アッセ ンブリは第1及び第2の向きが第1及び第2の向きと相互に直交する第3の向き に取り付けられ、工程(C)から(f)は第3の向き用に繰り返される。その結 果、変位、真直度、傾斜角、偏揺角及び横転の誤差信号は機械運動の3つの方向 の各々のために記憶される。In a preferred embodiment of the above method, a reflector assembly and a laser measurement assembly are provided. The assembly has a third orientation in which the first and second orientations are mutually orthogonal to the first and second orientations. and steps (C) to (f) are repeated for the third orientation. The result As a result, the error signals of displacement, straightness, heel angle, yaw angle and rollover are detected in the three directions of machine motion. are stored for each of them.

本発明のまた他の態様によれば、選択された方向に互いに対して可動な第1の要 素及びテーブルとを有する機械における測定パラメータ誤差を測定するための装 置が提供され、該装置は第1の要素に取付は可能な反射体アッセンブリと、該テ ーブルに取付は可能であり複数のレーザ光線を該反射体アッセンブリに向け、該 反射体アッセンブリから反射したレーザ光線を感知するレーザ測定アッセンブリ を備えている。該反射体アッセンブリとレーザ測定アッセンブリは選択された方 向に沿って変位誤差を測定する手段と該選択された方向に垂直な2つの方向にお ける真直度誤差を測定する手段を含んでいる。真直度測定手段は反射体アッセン ブリに取り付けられた再帰反射体と、レーザ光線をレーザ測定アッセンブリから 再帰反射体に向ける手段と、レーザ測定アッセンブリ内に位置し4つ象限に区分 されてその中心からの反射光線のずれを感知する光感知器とを備えている。According to yet another aspect of the invention, the first elements are movable relative to each other in a selected direction. equipment for measuring measurement parameter errors in machines having a reflector assembly attachable to the first element; and a reflector assembly attachable to the first element; It can be mounted on a reflector assembly to direct multiple laser beams to the reflector assembly. A laser measurement assembly that senses the laser beam reflected from a reflector assembly. It is equipped with The reflector assembly and laser measurement assembly are selected a means for measuring displacement error along a direction and two directions perpendicular to said selected direction; and means for measuring straightness error. Straightness measurement method is reflector assembly The retroreflector attached to the beam and the laser beam from the laser measurement assembly. a means for directing the retroreflector and a laser measuring assembly located within the laser measurement assembly and divided into four quadrants; and a photodetector that detects the deviation of the reflected light from the center.

反射体アッセンブリ及びレーザ測定アッセンブリは更に。A reflector assembly and a laser measurement assembly are further provided.

選択された方向に直交する2つの相互直交軸付近の真直度及び傾斜角を測定する 手段を含み、該手段は1反射体アッセンブリに取り付けられたミラーとレーザ光 線をレーザ測定アッセンブリから該ミラーへ向ける手段と、レーザ測定アッセン ブリ内で4つの象限に区分され、その中心からの反射された光線のずれを感知す る光感知器とを備えている。Measure straightness and slope angles around two mutually orthogonal axes perpendicular to a selected direction means, the means includes a mirror mounted on a reflector assembly and a laser beam. means for directing a line from the laser measurement assembly to the mirror; The beam is divided into four quadrants, and the deviation of the reflected light from the center is sensed. It is equipped with a light sensor.

反射体アッセンブリ及びレーザ測定アッセンブリはなお更に選択された方向付近 の横転誤差を測定する手段を含み、該手段は規定の間隔で離されて反射体アッセ ンブリに取り付けられた一対の再帰反射体と、個々のレーザ光線をレーザ測定ア ッセンブリから再帰反射体の各々へ向ける手段と、レーザ測定アッセンブリ内に 位置し選択された方向に垂直な方向に各々反射光線のずれを感知する一対の区分 された光感知器とを備えている。横転誤差は、規定の間隔で分けられた2つの光 感知器により感知されたずれの間の相違に比例する。The reflector assembly and the laser measurement assembly are furthermore positioned near the selected direction. means for measuring the rollover error of the reflector assembly, the means being spaced apart by a prescribed distance; A pair of retroreflectors attached to the assembly and a laser measurement fixture a means for directing from the assembly to each of the retroreflectors and within the laser measurement assembly; a pair of sections each sensing the deviation of the reflected ray in a direction perpendicular to the positioned and selected direction; It is equipped with a light sensor. Rollover error is calculated using two lights separated by a specified interval. Proportional to the difference between the deviations sensed by the sensor.

本発明の他の態様によれば、互いに対して選択された方向に可動な第1の要素及 びテーブルとを有する機械において、選択された方向付近の横転誤差を測定する ための装置が提供され、該装置は第1の要素に取付は可能で規定の間隔を置いて 離された一対の再帰反射体を含む反射体アッセンブリと、テーブルに取付は可能 で一対の間隔を置いて離された平行レーザ光線を再帰反射体に向ける手段と選択 された方向に垂直な方向で各々の反射光線の変位ずれを感知する一対の区分され た光感知器を含むレーザ測定アッセンブリと、所定の間隔で分けられた2つの光 感知器により感知されたずれ間の相違から横転誤差を定める手段とを備えている 。According to another aspect of the invention, the first element and the first element are movable in a selected direction relative to each other. Measuring the rollover error around a selected direction on machines with A device is provided for attaching the device to the first element at a predetermined distance. Reflector assembly including a pair of separated retroreflectors and can be mounted on a table Means and selection for directing a pair of spaced apart collimated laser beams onto a retroreflector a pair of segmented beams that sense the displacement of each reflected ray in a direction perpendicular to the A laser measurement assembly including a photodetector and two light beams separated by a predetermined interval. and means for determining rollover error from the difference between the deviations sensed by the sensor. .

本発明の更なる態様によれば、選択された方向に互いに対して可動な第1の要素 及びテーブルとを有する機械において1選択さ−”、た方向に垂直な2つの直交 軸付近の真直度及び横転誤差を測定するための装置が提供されている。該装置は 第1の要素に取付は可能な反射体アッセンブリを備え、該反射体アッセンブリに 取り付けられたミラーと、該テーブルに取付は可能なレーザ光線を該ミラーに向 ける手段とその中心からの反射したレーザ光線の角度ずれを感知する4つの象限 に区分された光感知器を含むレーザ測定アッセンブリと、該ミラーと光感知器と の間の距離によって分けられた光電池によって感知されたずれから真直度と偏揺 角を定める手段とを含む。According to a further aspect of the invention, the first elements are movable relative to each other in a selected direction. and a table with two orthogonal planes perpendicular to the selected direction An apparatus is provided for measuring near-axis straightness and rollover errors. The device is a reflector assembly attachable to the first element; A mounted mirror and a laser beam that can be mounted on the table are directed towards the mirror. four quadrants that sense the angular deviation of the reflected laser beam from its center. a laser measurement assembly including a photodetector sectioned into a laser beam sensor; Straightness and yaw from the deviation sensed by the photocells separated by the distance between and means for determining the angle.

図面の簡単な説明 本発明の他の目的及び更なる目的、利点及び可能性と共に本発明をよく理解する ために、添付図面が参照される。Brief description of the drawing A good understanding of the invention together with other objects and further objects, advantages and possibilities of the invention For this purpose, reference is made to the accompanying drawings.

第1図は先行技術による座標測定機の斜視図。FIG. 1 is a perspective view of a prior art coordinate measuring machine.

第2図はy−軸校正用に取り付けられた本発明の校正システムを有する座標測定 機の斜視図。Figure 2 shows a coordinate measurement with the calibration system of the invention installed for y-axis calibration. A perspective view of the machine.

第3図は2−軸校正用に取り付けられた本発明の校正システムを有する座標測定 機の斜視図。FIG. 3 shows a coordinate measurement with the calibration system of the invention installed for two-axis calibration. A perspective view of the machine.

第4図はX−軸校正用に取り付けられた本発明の校正システムを有する座標測定 機の斜視図。FIG. 4 shows a coordinate measurement with the calibration system of the invention installed for X-axis calibration. A perspective view of the machine.

第5図は本発明の校正システム光学の略斜視図。FIG. 5 is a schematic perspective view of the calibration system optics of the present invention.

第6図は変位誤差を測定するための本発明の校正システムに使用される干渉計の 簡単な概路線図。FIG. 6 shows an interferometer used in the calibration system of the present invention for measuring displacement errors. A simple route map.

第7図は真直度を測定するための本発明の校正システムに使用される光学の簡単 な概路線図。Figure 7 shows a simplified diagram of the optics used in the calibration system of the present invention for measuring straightness. A rough route map.

第8図は傾斜角及び偏揺角を測定するための本発明の校正システムに使用される 光学の簡単な概路線図。FIG. 8 is used in the calibration system of the present invention for measuring tilt and yaw angles. A simple schematic diagram of optics.

第9図は横転を測定するための本発明の校正システムに使用される光学の簡単な 概路線図。Figure 9 shows a simple diagram of the optics used in the calibration system of the present invention for measuring rollover. Rough route map.

第10図はレーザ測定アッセンブリ、反射体アッセンブリ及びレーザ測定アッセ ンブリが取り付けられる取付具の側面拡大図で、反射体アッセンブリがy−軸に 沿って変位するファントムで示されている。Figure 10 shows the laser measurement assembly, reflector assembly and laser measurement assembly. Close-up side view of the fixture to which the reflector assembly is attached, with the reflector assembly on the y-axis. is shown with a phantom displaced along.

第11図は反射体アッセンブリの正面拡大図。FIG. 11 is an enlarged front view of the reflector assembly.

第12図はファントムに示される反射体アッセンブリとともに第10図の12− 12線に沿ったレーザ測定アッセンブリの正面拡大図。Figure 12 shows the reflector assembly shown in the phantom at 12-1 in Figure 10. FIG. 12 is an enlarged front view of the laser measurement assembly taken along line 12;

第13図は第12図の13−13線に沿ったレーザ測定アッセンブリの底面図。FIG. 13 is a bottom view of the laser measurement assembly taken along line 13--13 in FIG. 12.

第14図は第12図の14−14線に沿ったレーザ測定アッセンブリの断面図。FIG. 14 is a cross-sectional view of the laser measurement assembly taken along line 14--14 of FIG. 12.

第15図は第14図の15−15線に沿ったレーザ測定アッセンブリの後面拡大 図で、内部要素を図示するための切取図。Figure 15 is an enlarged rear view of the laser measurement assembly taken along line 15-15 in Figure 14. In the figure, a cutaway view is provided to illustrate internal elements.

第16図は第10図の!116−16に沿ったレーザ測定アッセンブリが取り付 けられた取付具の平面図。Figure 16 is like Figure 10! Laser measurement assembly along 116-16 installed FIG.

第17図はレーザ測定アッセンブリの整列用偏心カムの一部断面拡大図。FIG. 17 is an enlarged partial cross-sectional view of the alignment eccentric cam of the laser measurement assembly.

先行技術の移動ブリッジ式座標測定機が第1図に概略的に示されている。該測定 機は、固定機械テーブル12上に置かれる被加工物の測定に意図されている。該 測定機のX、y及びZ軸が図示されている。ブリッジ14はテーブル12上の案 内路16に沿ってX方向に移動する。キャリジ18はブリッジ14上の案内路に 沿ってX方向に移動する。A prior art moving bridge coordinate measuring machine is shown schematically in FIG. The measurement The machine is intended for measuring workpieces placed on a fixed machine table 12. Applicable The X, y and Z axes of the measuring machine are illustrated. Bridge 14 is the plan on table 12 It moves along the inner path 16 in the X direction. Carriage 18 is on the guideway on bridge 14 along the X direction.

ラム20はその下端部に取り付けた探針22を有し、キャリジ18内の軸受を介 して上下方向に移動する。ブリッジ14とテーブル12間、キャリジ18とブリ ッジ14間及びラム20とキャリジ18間のスケールシステムが3つの軸方向に おける可動要素の位置を示す、被加工物10上のあるポイントの座標を測定する ために、探針22がこのポイントに接触される。探針22は接触を感知し、シス テムコンピュータに読ませ、そして3つのスケールシステム上の読み取りを記憶 させる。移動ブリッジ式座標測定機の例はBrown and 5harpe製 作所で製造される7101−2418型である0本発明の校正システムは大部分 の先行技術の座標測定機に用いることができる。The ram 20 has a probe 22 attached to its lower end and is connected via a bearing in the carriage 18. to move up and down. Between the bridge 14 and the table 12, between the carriage 18 and the bridge The scale system between the carriage 14 and between the ram 20 and the carriage 18 is arranged in three axial directions. Measure the coordinates of a point on the workpiece 10 that indicates the position of the moving element at the For this purpose, the probe 22 is brought into contact with this point. The probe 22 senses the contact and the system system computer and memorize the readings on the three scale systems. let An example of a moving bridge type coordinate measuring machine is manufactured by Brown and 5harpe. The calibration system of the present invention is mostly model 7101-2418 manufactured at the factory. can be used with prior art coordinate measuring machines.

誤差はスケールシステム内の不正確性によりまた各機械要素に沿って走行する案 内路内の不完全性によってスケール表示度数に導入される。各機械要素は規定の 方向に走行するとき6つの成分を有する誤差に影響される。この6つの成分はX 方向のブリッジ14の運動に関連して記載される。6つの誤差成分はまたX方向 におけるキャリジ18の運動及び2方向におけるラム20の運動に関連している 。Errors are caused by inaccuracies within the scale system and by guides running along each machine element. Imperfections within the internal tracts are introduced into the scale display power. Each mechanical element is When traveling in the direction, it is affected by an error having six components. These six components are will be described in relation to the movement of the bridge 14 in the directions. The six error components are also in the X direction is related to the movement of the carriage 18 in .

第1の誤差成分はX方向の運動方向に沿う変位誤差Dyである。X方向及び2方 向の変位誤差Dx及びDzは真直度として一般に知られているもので、これはこ れら変位誤差Dx及びDzが完全には真っ直ぐでない案内路の結果であるからで ある。残りの誤差成分は回転に関するものである。The first error component is a displacement error Dy along the direction of movement in the X direction. X direction and 2 directions The displacement errors Dx and Dz in the direction are commonly known as straightness; This is because these displacement errors Dx and Dz are the result of a guide path that is not completely straight. be. The remaining error components are rotational.

y軸周りのブリッジ14の回転は横転Ayとして共通に知られる。X及び2軸周 りのブリッジ14の回転は夫々傾斜角Ax及び偏揺角Azとして一般に知られて いる。パラメータ誤差を用いる機械の完全な特性を出すには、運動の角方向に沿 う選択された位置での6つの誤差成分の測定が要求され、その結果18のコラム を有する誤差行列となる。The rotation of the bridge 14 about the y-axis is commonly known as rollover Ay. X and 2 axis circumference The rotation of the bridge 14 is commonly known as the tilt angle Ax and the yaw angle Az, respectively. There is. To obtain a complete characterization of the machine using parameter errors, along the angular direction of motion Measurement of six error components at selected locations is required, resulting in 18 columns. It becomes an error matrix with .

測定容量における任意のポイントにおける総合誤差は以下に記載されるようにパ ラメータ誤差から計算される。The total error at any point in the measured capacitance is determined by the parameter as described below. calculated from the parameter error.

本発明の校正システムは18の誤差成分の測定用の座標測定機に取付は可能な装 置を提供する0本発明はまた誤差測定を行う方法を提供する。第2図に示される ように、校正装置は、テーブル12上の固定位置に置かれる取付具24を含む1 校正装置は更に3つの異なる向きにおける取付具24に取付は可能なレーザ測定 アッセンブリ26を含む。The calibration system of the present invention is a device that can be attached to a coordinate measuring machine for measuring 18 error components. The present invention also provides a method for performing error measurements. Shown in Figure 2 As shown, the calibration device includes a fixture 24 placed in a fixed position on the table 12. The calibration device can also be mounted on the fixture 24 in three different orientations for laser measurements. Assembly 26 is included.

校正装置は更に3つの異なる向きでラム20に取付は可能な反射体アッセンブリ 28を含む。The calibration device further includes a reflector assembly that can be mounted on the ram 20 in three different orientations. Contains 28.

3つの向きの各々において、レーザ測定アッセンブリ26は幾つかのレーザ光線 を反射体アッセンブリ28に向ける。レーザ測定アッセンブリ26及び反射体ア ッセンブリ28は3つの向きの各々において一列に並んでいるので、レーザ光線 は反射されてレーザ測定アッセンブリ26に戻され、そして感知される。3つの 向きの各々において、レーザ測定アッセンブリ26により発生したレーザ光線は 運動の方向の1つに平行である。第2図に示される向きにおいて、レーザ測定ア ッセンブリ26及び反射体アッセンブリ28は、ブリッジ14がy方向に動かさ れたときレーザ光線が反射体アッセンブリ28の要素との一直線の並びを維持す るように整列されている。第3図に示される向きにおいて、レーザ測定アッセン ブリ26と反射体アッセンブリ28は、ラム20が2方向に動かされるときレー ザ光線が反射体アッセンブリ28との一直線の並びを維持するように整列されて いる。同様に、第4図に示される向きにおいて、レーザ測定アッセンブリ26と 反射体アッセンブリ28は、キャリジ18がX方向に動かされたときレーザ光線 が反射体アッセンブリ28との一直線の並びを維持するように整列されている。In each of the three orientations, the laser measurement assembly 26 directs several laser beams. toward the reflector assembly 28. Laser measurement assembly 26 and reflector a Since the assembly 28 is aligned in each of the three orientations, the laser beam is reflected back to laser measurement assembly 26 and sensed. three In each of the orientations, the laser beam generated by the laser measurement assembly 26 is parallel to one of the directions of motion. In the orientation shown in Figure 2, the laser measurement The assembly 26 and the reflector assembly 28 are arranged so that the bridge 14 is moved in the y direction. The laser beam maintains alignment with the elements of reflector assembly 28 when are arranged so that In the orientation shown in Figure 3, the laser measurement assembly The reflector assembly 26 and reflector assembly 28 are arranged in such a way that the ram 20 is moved in two directions. the beams are aligned to maintain alignment with the reflector assembly 28. There is. Similarly, in the orientation shown in FIG. Reflector assembly 28 reflects the laser beam when carriage 18 is moved in the X direction. are aligned to maintain alignment with reflector assembly 28.

座標測定機の校正は、第2図に示されるように取付具24をテーブル12に取り 付けることから始まる。取付具24は所定位置に置かれ、座標測定機の軸と一列 にされ、そして適所に固定される。レーザ測定ヘッド26はy軸測定用に向き付 けされた取付具24の頂部上の位置表示装置上に置かれる0反射体アッセンブリ 28はレーザ測定アッセンブリ26の上の位置表示装置と係合され、そして取付 はネジで締め付けられる。ラム20はスタート位置迄移動させられ、そして反射 体アッセンブリ28に固定される。キャリジ18及びラム20はこられ部材用の 案内路にかみ合わされる。取付はネジが取除かれ、ブリッジ14はy方向の選択 された校正位置へ動かされる0校正位置の間隔及び数は座標測定機の大きさと期 待される誤差変化の割合に依存する0校正位置の典型的な間隔は約1インチであ る。各位置のために、レーザ測定アッセンブリ26及び座標測定機のスケールシ ステムの出力は校正コンピュータ30により読まれる。これらの出力はy軸のパ ラメータ誤差を定めるために処理される。To calibrate the coordinate measuring machine, attach the fixture 24 to the table 12 as shown in Figure 2. It starts with attaching it. The fixture 24 is in place and aligned with the axis of the coordinate measuring machine. and fixed in place. Laser measurement head 26 is oriented for y-axis measurements. 0 reflector assembly placed over the position indicator on top of the mounted fixture 24. 28 is engaged with a position indicator on the laser measurement assembly 26 and mounted. is tightened with screws. The ram 20 is moved to the starting position and the reflex The body assembly 28 is secured to the body assembly 28 . The carriage 18 and ram 20 are used for these parts. It is interlocked with the guideway. For installation, the screws are removed and the bridge 14 is selected in the y direction. The spacing and number of zero calibration positions moved to the zero calibration position will depend on the size and timing of the coordinate measuring machine. The typical spacing of zero calibration positions is approximately 1 inch, depending on the rate of error change expected. Ru. For each position, the laser measurement assembly 26 and the scale system of the coordinate measuring machine are The output of the stem is read by the calibration computer 30. These outputs represent the y-axis parameters. processed to determine the parameter error.

Z軸誤差の測定では、レーザアッセンブリ26は第3図に示されるように2方向 測定用に向き付けされる取付具24の頂部上の位置表示装置の上に置かれる0反 射体アッセンブリ28はレーザ測定アッセンブリ26上の位置表示装置と係合さ れ、そして取付ネジで固定される。ラム20は出発位置まで移動され、そして反 射アッセンブリ28に固定される。ブリッジ14及びキャリジ18はこれらの案 内路にかみあわされている。取付ネジは取り除かれ、そしてラム20がZ方向に 選択された校正位置まで移動させられる。Z軸のパラメータ誤差は上記のX軸誤 差の測定と同様な方法で測定される。For Z-axis error measurements, the laser assembly 26 is rotated in two directions as shown in FIG. A zero counter placed over the position indicator on the top of the fixture 24 oriented for measurement. Projectile assembly 28 is engaged with a position indicating device on laser measurement assembly 26. and then secured with the mounting screws. The ram 20 is moved to the starting position and It is fixed to the injection assembly 28. Bridge 14 and carriage 18 are based on these plans. It is intertwined with the inner path. The mounting screws are removed and the ram 20 is moved in the Z direction. be moved to the selected calibration position. The Z-axis parameter error is the X-axis error mentioned above. It is measured in a similar way to the measurement of differences.

X軸誤差の測定では、レーザ測定アッセンブリ26は第4図に示されるようにX 方向測定用に向き付けされる取付具24の頂部上の位置表示装置の上に置かれる 1反射体アッセンブリ28はレーザ測定アッセンブリ26の位置表示装置に係合 され、そして取付ネジで固定される。ラム20は出発位置まで移動され、そして 反射アッセンブリ28に固定される。ブリッジ14及びキャリジ18はこれらの 案内路にかみあわされている。取付ネジは取り除かれ、そしてキャリジ18がX 方向に選択された校正位置まで移動させられる。X軸のパラメータ誤差は上記の X軸誤差の測定と同様な方法で測定される。For X-axis error measurements, the laser measurement assembly 26 is Placed on top of the position indicator on the top of the fixture 24 oriented for direction measurement 1 reflector assembly 28 engages a position indicator of laser measurement assembly 26. and secured with mounting screws. Ram 20 is moved to the starting position, and It is secured to a reflector assembly 28 . The bridge 14 and carriage 18 are It is interlocked with the guide route. The mounting screws are removed and the carriage 18 is direction to the selected calibration position. The parameter error on the X axis is the above It is measured in a similar manner to the measurement of the X-axis error.

校正コンピュータ30は誤差行列を標準形式に処理し、コンピュータディスクに 記憶する。座標測定機が被加工物を測定するために使用されるときは、該機械の コンピュータがコンピュータディスクから誤差行列をロードする。被加工物上の あるポイントの座標が測定されるとき、座標測定機が誤差行列から対応するパラ メータ誤差を検索し、X、y及び2誤差を計算し、そしてこれら誤差を補正とし て引く。A calibration computer 30 processes the error matrix into a standard format and stores it on a computer disk. Remember. When a coordinate measuring machine is used to measure a workpiece, the The computer loads the error matrix from the computer disk. on the workpiece When the coordinates of a point are measured, the coordinate measuring machine extracts the corresponding parameters from the error matrix. Find the meter error, calculate the x, y and 2 errors, and use these errors as corrections. Pull it.

レーザ測定アッセンブリ26及び反射体アッセンブリ28の光学的路線図が第5 図に示されている。レーザ測定アッセンブリ26内に取り付けられたレーザ40 はレーザ光線42を供給し、レーザ光線42は数倍に分光されて6つのパラメー タ誤差の測定に必要なビームを供給する。レーザ光線42の一部分は変位誤差測 定手段44に供給されるが、該変位誤差測定手段44は反射体アッセンブリ28 上に取り付けられた再帰反射体46と共同してレーザ測定アッセンブリ26に対 する反射体アッセンブリ28の実際の変位を測定する。レーザ測定アッセンブリ 26の真直度測定手段48は、反射体アッセンブリ28上の再帰反射体50と共 同して、反射体アッセンブリ28がy方向に移動させられたとき、X及び2方向 の反射体アッセンブリ28の真直度ずれDx及びDzを測定する。レーザ測定ア ッセンブリ26における傾斜角及び偏揺角測定手段52は、反射体アッセンブリ 28上のミラー54と共同して、X及びZ軸回りの反射体アッセンブリ28の回 転Ax及びAzを夫々測定する。レーザ測定アッセンブリ26内の第2の真直度 測定手段56及び反射体アッセンブリ28上に取り付けられた再帰反射体58は 第1の真直度測定手段48と再帰反射体50との組み合わせで使用され、y軸回 りの反射体アッセンブリ28の回転または横転AMを測定する。第5図に示す測 定装置は第6図ないし第9図に関連して記載されており、第6図ないし第9図は 測定手段を容易に理解するために単純化した。The optical path diagram of the laser measurement assembly 26 and the reflector assembly 28 is shown in the fifth diagram. As shown in the figure. Laser 40 mounted within laser measurement assembly 26 supplies a laser beam 42, which is split several times into six parameters. Provides the beam necessary for measuring data errors. A portion of the laser beam 42 is used for displacement error measurement. displacement error measuring means 44, which includes a reflector assembly 28. to the laser measurement assembly 26 in conjunction with a retroreflector 46 mounted thereon. The actual displacement of the reflector assembly 28 is measured. laser measurement assembly The straightness measuring means 48 of 26 is coupled with a retroreflector 50 on the reflector assembly 28. Similarly, when the reflector assembly 28 is moved in the y direction, the The straightness deviations Dx and Dz of the reflector assembly 28 are measured. Laser measurement a The tilt angle and yaw angle measuring means 52 in the assembly 26 includes a reflector assembly. Rotation of reflector assembly 28 about the X and Z axes in conjunction with mirror 54 on 28 The rotation Ax and Az are measured respectively. Second straightness within laser measurement assembly 26 The retroreflector 58 mounted on the measuring means 56 and the reflector assembly 28 is It is used in combination with the first straightness measuring means 48 and the retroreflector 50, and the y-axis rotation The rotation or roll AM of the reflector assembly 28 is measured. The measurements shown in Figure 5 The fixed device is described in connection with FIGS. 6 to 9, and FIGS. The measurement means have been simplified for easy understanding.

好ましい実施例において、レーザ40は単一の波長を有する光線42を照射する 0本発明の1つの実施例では、レーザプラズマ管はメレス・グリッド型05LH PP900ヘリウム−ネオンレーザである。レーザの空謂長さはウオームアツプ 中に増加するので、共振が望ましい単一の波長モードと望ましくない複重波長モ ードとの間で交互に生じる。レーザ40の出力はレーザ管の近傍でヒータを用い る単一波長モードで安定化される。ヒータはレーザ40の出力光線を感知するこ とによって制御される。レーザ40はその空胴内にブルースター角窓を有してお り、この空胴は光線42の偏波面を定置する。光線42は四分の一波長すターダ (retarder) 60を通過するが、該リターダ6oはその光軸をレーザ 40の出力の偏波面に対して45度の角度で設定されている。レーザ光線の小部 分は一部銀色のミラー62によって主光線42から分離され、光感細密64によ り感知される。光感細密64からの出力信号はレーザ空胴のヒータを制御するが 、これはレーザの出力が所望の信号波長モードが得られる度合の公知の機能であ るからである。In a preferred embodiment, laser 40 emits a beam 42 having a single wavelength. 0 In one embodiment of the invention, the laser plasma tube is a Melles grid type 05LH. It is a PP900 helium-neon laser. The empty length of the laser is warm-up resonance increases between the desired single wavelength mode and the undesired multi-wavelength mode. This occurs alternately between the two modes. The output of the laser 40 is controlled using a heater near the laser tube. It is stabilized in a single wavelength mode. The heater can sense the output beam of the laser 40. and controlled by. Laser 40 has a Brewster square window within its cavity. This cavity fixes the plane of polarization of the light beam 42. Ray 42 has a quarter wavelength (retarder) 60, but the retarder 6o directs its optical axis to the laser beam. It is set at an angle of 45 degrees with respect to the polarization plane of the 40 output. small part of laser beam The light beam is separated from the chief ray 42 by a partially silver mirror 62 and by a light-sensitive fine ray 64. is sensed. The output signal from the photosensitive miniature 64 controls the heater of the laser cavity. , which is a well-known function of the degree to which the output of the laser yields the desired signal wavelength mode. This is because that.

レンズ66はミラー62により反射された主光線を拡散し、そしてレンズ66の 下流側のレンズ68は光線を平行にする。この構成は長距離にわたる光線の分散 を減少する。Lens 66 diffuses the chief ray reflected by mirror 62 and A downstream lens 68 collimates the light beams. This configuration distributes the light beam over long distances. decrease.

ビームスプリッタ70はレンズ68からの光線を2つの分岐光線、即ちプリズム 72によって変位測定手段44と真直度測定手段48に向けられた第1の分岐光 線71及び傾斜角及び偏揺角測定手段52と第2の真直度測定手段56に向けら れた第2の分岐光線に分ける。ビームスプリッタ74はプリズム72からの第1 の分岐光線71の部分を変位測定手段44に向ける。ビームスプリッタ74を通 過する光線はプリズム76によって再帰反射体50に向けられ。Beam splitter 70 divides the light beam from lens 68 into two split beams, i.e., a prism. 72 to the displacement measuring means 44 and straightness measuring means 48; line 71 and toward the inclination and yaw angle measuring means 52 and the second straightness measuring means 56. split into a second branched ray. Beam splitter 74 receives the first beam from prism 72. A portion of the branched light beam 71 is directed toward the displacement measuring means 44. through the beam splitter 74. The passing light beam is directed by prism 76 onto retroreflector 50 .

そして真直度測定手段48に反射される。ビームスプリッタ78は第2分岐光線 73の部分をビームスプリッタ70からミラー54に向ける。鏡54からの反射 光線は傾斜角及び偏揺角測定手段52に向かう、ビームスプリッタ78を通過し た光線はプリズム80により光線81として再帰反射体58に向けられ、そして 第2の真直度測定手段56に反射される。Then, it is reflected by the straightness measuring means 48. Beam splitter 78 splits the second beam A portion 73 is directed from the beam splitter 70 to the mirror 54. Reflection from mirror 54 The light beam passes through a beam splitter 78 towards the tilt and yaw angle measuring means 52. The rays are directed by prism 80 as rays 81 to retroreflector 58, and reflected to the second straightness measuring means 56.

パラメータ誤差行列における直線状変位誤差はスケール度数とレーザ距離測定と の間の相違である。レーザ距離測定は干渉計を用いてなされる。好ましい干渉計 は上述の円偏波を有する単一の周波数レーザを用いる。しかし、どのような距離 測定干渉計も使用できる。The linear displacement error in the parameter error matrix is determined by the scale frequency and laser distance measurement. This is the difference between Laser distance measurements are made using an interferometer. preferred interferometer uses a single frequency laser with circular polarization as described above. But what distance Measurement interferometers can also be used.

距離測定干渉計において、レーザ光線は測定光線と基準光線の2つの部分に分け られる。測定光線路の長さは被測定距離が変わるにつれて変化する。基準光線路 の長さは定着されている。2つの光線は反射され、結合される。これらの光線が 位相結合すると、強化して明るい縞を形成する。In a distance measurement interferometer, the laser beam is divided into two parts: a measurement beam and a reference beam. It will be done. The length of the measurement optical path changes as the distance to be measured changes. Reference optical path The length of is fixed. The two rays are reflected and combined. These rays When phase combined, they strengthen and form bright stripes.

これら2つの光線が位相以外で結合すると、これら光線は相殺し暗い縞を形成す る。明るい縞と暗い縮量の変化の数は距離の測度として計算される。When these two rays combine out of phase, they cancel and form dark fringes. Ru. The number of changes in bright stripes and dark foreshortening is calculated as a measure of distance.

距離測定用の好ましい干渉計は第6図において単純化した形式で示される。2つ の縞パターン、1つの縞パターンは光感細密82で、もう1つの縞パターンは光 感細密84で作られる。ビームスプリッタ86及び88は各々一体に複合された 2つの90°プリズムからなっており、1つのプリズムは結合部を部分反射被覆 側で被覆されている。被覆剤は混成金属誘電性のものであり、偏波には殆ど影響 のないものである。ビームスプリッタ74から入る光線90はビームスプリッタ 86により2つの部分に分けられ、第1の部分はビームスプリッタ88に行き、 第2の部分91は再帰反射体46に行く、ビームスプリッタ86からの光線はビ ームスプリッタ88によって2つの部分に分けられ、第1の部分は光感細密82 に行き、第2の部分は光感細密84に行く、再帰反射体46により反射された戻 り光線93は2つの部分に分けられ、第1の部分は光感細密82に行き、第2の 部分は光感細密84に行く、再帰反射体46は反射体アッセンブリ28内に位置 されており、機械ラム20とともに動く、第6図に示されるたの成分はレーザ測 定アッセンブリ26内に位置されている。A preferred interferometer for distance measurement is shown in simplified form in FIG. two stripe pattern, one stripe pattern is photosensitive fine 82, and the other stripe pattern is photosensitive Made with 84 minute details. Beam splitters 86 and 88 are each integrally combined. Consists of two 90° prisms, one prism has a partially reflective coating on the joint. Covered on the sides. The coating is a mixed metal dielectric and has little effect on polarization. It is something without. The light beam 90 entering from the beam splitter 74 is the beam splitter 86 into two parts, the first part goes to a beam splitter 88; The second portion 91 goes to the retroreflector 46, where the beam from the beam splitter 86 divided into two parts by a light-sensitive fine splitter 88; , and the second portion is the return reflected by the retroreflector 46 , which goes to the photosensitive detail 84 . The light ray 93 is divided into two parts, the first part goes to the photosensitive detail 82 and the second The portion goes to the photosensitive detail 84, the retroreflector 46 is located within the reflector assembly 28. The other components shown in FIG. 6 that move with the mechanical ram 20 are laser measured. located within fixed assembly 26.

光感細密82には定着長さ基準光線がビームスプリッタ86からビームスプリッ タ88を経て感知器82に真っ直ぐになっている。可変長さ測定光線はビームス プリッタ86から再帰反射体46に行き、ビームスプリッタ88へ反射されて戻 り、ビームスプリッタ88によって光感細密82に反射される。光感細密84に は定着長さ基準光線がビームスプリッタ86から、ビームスプリッタ88により 反射されて感知器84に至っている。光感細密84には可変長さ測定光線がビー ムスプリッタ86から再帰反射体46に行き、再帰反射体46によりビームスプ リッタ88に反射されて、ビームスプリッタ88を経て真っ直ぐ直接感知器84 に至る。A fixed length reference beam is transmitted from the beam splitter 86 to the photosensitive precision 82. It passes through the sensor 88 and goes straight to the sensor 82. Variable length measuring beam from the splitter 86 to the retroreflector 46 and reflected back to the beam splitter 88. The beam is reflected by the beam splitter 88 onto the light sensitive spot 82 . Photosensitivity 84 The fixing length reference beam is transmitted from the beam splitter 86 and from the beam splitter 88. It is reflected and reaches the sensor 84. The photosensitive precision 84 has a variable length measuring beam. The beam goes from the beam splitter 86 to the retroreflector 46, and the beam is split by the retroreflector 46. It is reflected by the beam splitter 88 and goes straight to the detector 84. leading to.

再帰反射体46はプリズムコーナーの立方体のものが好ましく、この立方体は隅 を切断したガラス製立方体のものと考えることができる。ビームスプリッタ86 から入る光線91はコーナー立方体の裏面から3回反射されて、その入射路と平 行な光線93としてビームスプリッタ88に戻される。The retroreflector 46 is preferably a cube at the prism corner; It can be thought of as a cut glass cube. Beam splitter 86 The light ray 91 entering from the corner is reflected three times from the back surface of the corner cube and is It is returned to the beam splitter 88 as a beam 93.

循環偏波光の特徴は、この偏波光が反射されたときはいつでもそのハンドは裏返 しにされる。光感細密82への基準光線は反射しないが、測定光線は5回反射さ れる。このように、光感細密82での2つの光線は反対のハンドの偏光を有する 。対位するハンドの2つの循環偏光光線が結合すると、これら結合した光線は単 一面の偏光光線を形成する。偏波面は光線間の位相関係に基づく。A characteristic of circularly polarized light is that whenever this polarized light is reflected, the hand turns over. I will be ignored. The reference light beam to the photosensitive fine 82 is not reflected, but the measurement light beam is reflected five times. It will be done. Thus, the two rays at the photosensitive detail 82 have opposite hand polarizations. . When the two circularly polarized rays of opposite hands combine, these combined rays become a single Forms a plane of polarized light. The plane of polarization is based on the phase relationship between the light beams.

再帰反射体46は移動し、光感細密82への光線の測定路長さは変わり、位相関 係が変化する。これにより、偏波面を光線路の回りに回転させる。偏光フィルタ 92はビームスプリッタ88と光感細密82との間に置かれる。偏波面が回転す ると、該偏波面は1回転毎に2回偏光フィルタ92の軸と一列に並び、光が光感 細密82へ通過する。また、1回転毎に2回、偏波面は偏光フィルタ92の軸に 対し垂直であり、そして全ての光が遮断される。このように、光感細密82は、 再帰反射体46が動くにつれて明るい縞と暗い縞を交互に見る。偏光フィルタ9 4は光感細密84の前に置かれ、同じ効果をなす。As the retroreflector 46 moves, the measured path length of the light beam to the light-sensitive miniature 82 changes and the phase relationship changes. The person in charge changes. This rotates the plane of polarization around the optical path. polarizing filter 92 is placed between the beam splitter 88 and the photosensitive detail 82. The plane of polarization rotates. Then, the plane of polarization is aligned with the axis of the polarizing filter 92 twice per rotation, and the light is exposed to light. Pass through to minute 82. Also, twice every rotation, the plane of polarization is aligned with the axis of the polarizing filter 92. perpendicular to the object, and all light is blocked. In this way, the photosensitivity 82 is As the retroreflector 46 moves, bright and dark stripes are seen alternately. Polarizing filter 9 4 is placed in front of the photosensitive detail 84 and has the same effect.

光感細密82及び84の電気出力は光が光感細密を打つ量に比例する。再帰反射 体46が一定の速度で動くとき、出力はサイン曲線的である。偏光フィルタ92 及び94の軸は、光感細密82及び84からの2つの正弦波信号が直角になるよ うに、即ち、一方の信号がl/4周りで他の信号を導くように向き付けされてい る。再帰反射体46が−方向に動くとき、一方の光検知器の出力は他方の光検知 器を90° まで導く、再帰反射体46が反対方向に動くとき、同じ光検知器の 出力は他方の光検知器を90°まで遅らせる。この特徴は移動の方向を定めるた めに用いられる。各光検知器からの周期数は移動距離を示しかつ計算器に蓄積さ れるが、一方2つの出力の間の位相関係は移動の距離を示す。The electrical output of the light sensitive particles 82 and 84 is proportional to the amount of light that strikes the light sensitive details. retroreflection When body 46 moves at a constant speed, the output is sinusoidal. Polarizing filter 92 The axes of and 94 are such that the two sinusoidal signals from photosensitive details 82 and 84 are at right angles. i.e. one signal is oriented to guide the other around l/4. Ru. When the retroreflector 46 moves in the - direction, the output of one photodetector is the same as that of the other photodetector. When the retroreflector 46, which guides the instrument to 90°, moves in the opposite direction, the same photodetector The output delays the other photodetector by 90°. This feature is used to determine the direction of movement. It is used for The number of cycles from each photodetector indicates the distance traveled and is stored in the calculator. The phase relationship between the two outputs indicates the distance traveled.

第5図に関して、変位測定手段44は更にプリズム85とプリズム87を含み、 該プリズム85はビームスプリッタ86からの光線91を再帰反射体46に向け 、そしてプリズム87は再帰反射体46からの反射光線93をビームスプリッタ 88に向ける。これらのプリズムはより堅密な構成を可能とする。第5図にはま た、偏光フィルタ92と光検知器82との間及び偏光フィルタ94と光検知器8 4との間に任意のレンズ89が示されている。レンズ89は光検知器82.84 に光を集めて、出力信号を増加する。5, the displacement measuring means 44 further includes a prism 85 and a prism 87; The prism 85 directs the light beam 91 from the beam splitter 86 toward the retroreflector 46. , and the prism 87 converts the reflected light beam 93 from the retroreflector 46 into a beam splitter. Turn to 88. These prisms allow for tighter construction. Figure 5 shows In addition, between the polarizing filter 92 and the photodetector 82 and between the polarizing filter 94 and the photodetector 8 An optional lens 89 is shown between 4 and 4. The lens 89 is a photodetector 82.84 to increase the output signal.

真直度は意図した運動の方向に対し垂直な方向における直線状の誤差である。移 動の方向に沿う各校正ポイントのために、互いに直交する方向に2つの真直度誤 差がある。Straightness is the linear error in the direction perpendicular to the intended direction of motion. Transfer For each calibration point along the direction of motion, there are two straightness errors in mutually orthogonal directions. There is a difference.

真直度測定手段48及び再帰反射体50は第7図に簡単な形式で図示されている 。真直度が測定される方向におけるレーザ光線96は反射体50によって反射体 アッセンブリ28に反射され、光線98として平行路に沿ってレーザ測定アッセ ンブリ26内の四分の一象限光検知器102に戻される。Straightness measuring means 48 and retroreflector 50 are illustrated in simplified form in FIG. . The laser beam 96 in the direction in which straightness is measured is reflected by the reflector 50. is reflected by the assembly 28 and passes along a parallel path as a beam 98 to the laser measurement assembly. The photodetector 102 is returned to the quarter-quadrant photodetector 102 within the assembly 26.

再帰反射体50はコーナー立方体または猫眼石で、真直度測定に重要な2つの特 徴を有している。第1の特徴は。The retroreflector 50 is a corner cube or cat's eye stone that has two characteristics important for straightness measurements. It has certain symptoms. The first characteristic is.

光線96及び98が再帰反射体を位置決めする際の角度誤差にも係わらず平行で あることである。このことは、機械回転誤差は真直度測定に影響しないと言うこ とを意味する。Rays 96 and 98 are parallel despite the angular error in positioning the retroreflector. It is a certain thing. This means that mechanical rotation errors do not affect straightness measurements. means.

第2の特徴はy軸に沿って見られたときに光線96及び98は再帰反射体の頂点 に対して対称であることである。The second feature is that rays 96 and 98 are located at the vertices of the retroreflector when viewed along the y-axis. It is symmetrical with respect to .

y軸の真直度測定のために、四分の一象限光光感知器102は、ブリッジ14が y=Qのとき、光線98が直交する分割レンズ105及び107に対して集中さ れるように位置付けされている。他のy位置では、上下真直度誤差D2とされて いる。この誤差Dzは反射体アッセンブリ28及び再帰反射体50の頂点を上下 距@Dz動かす、上記した対称の理由で、戻り光線98は2Dzだけ垂直に移動 する。このように、光線98は水平な分割レンズ105から垂直に2Dz変位し た光検知器102を打つ、同様に、水平真直度誤差Dxがあるとき、コーナー立 方体50の頂点はDxだけ水平に移動する。戻り光線98は水平に2Dx移動し 、垂直分割レンズ107から水平に2Dz変位される。四分の一象限光検光器1 02は分割線105及び107によって分けられた4つのフォトダイオード10 2a、102b、102c及び102dにより作られる。各フォトダイオードは 光が各フォトダイオードを打つ割合の電気出力を有する。垂直真直度Dzの測定 には、フォトダイオード102c及び102dからの出力の合計がフォトダイオ ード102a及び102bからの出力の合計から引かれる。結果は4つのフォト ダイオードの全てからの合計で割って、光線強度における変化の効果を取り除く 、この結果は定数でかけられ従来の長さユニットに変換される。同様に、水平真 直度Dxはフォトダイオード102b及び1゜2dからの出力の合計からフォト ダイオード102a及び102cからの出力の合計を差し引き、4つのフォトダ イオードの全てからの出力の合計による結果を割ることによって定められる。For y-axis straightness measurements, the quarter-quadrant photodetector 102 is configured such that the bridge 14 When y=Q, the light ray 98 is concentrated on the orthogonal split lenses 105 and 107. It is positioned so that At other y positions, the vertical straightness error is D2. There is. This error Dz is caused by Move the distance @Dz. Due to the symmetry mentioned above, the return ray 98 moves vertically by 2Dz. do. In this way, the ray 98 is vertically displaced 2Dz from the horizontal splitting lens 105. Similarly, when there is a horizontal straightness error Dx, the corner vertical The vertices of the cube 50 move horizontally by Dx. The return ray 98 moves horizontally by 2Dx. , are horizontally displaced by 2Dz from the vertically split lens 107. Quarter quadrant optical analyzer 1 02 are four photodiodes 10 separated by dividing lines 105 and 107. 2a, 102b, 102c and 102d. Each photodiode is The light hits each photodiode with a proportional electrical output. Measuring vertical straightness Dz , the sum of the outputs from photodiodes 102c and 102d is is subtracted from the sum of the outputs from nodes 102a and 102b. The result is 4 photos Divide by the sum from all of the diodes to remove the effect of changes in beam intensity , this result is multiplied by a constant and converted to conventional length units. Similarly, horizontal true The directivity Dx is calculated from the sum of the outputs from the photodiodes 102b and 1°2d. Subtract the sum of the outputs from diodes 102a and 102c and get the four photoda It is determined by dividing the result by the sum of the outputs from all of the diodes.

第5図に関して、真直度測定手段がプリズム103を含み、該プリズム103が 反射光線98を再帰反射体5oから光検知器102に再び向けることが留意され る。プリズム103はより簡潔な構成を可能とする。With reference to FIG. 5, the straightness measuring means includes a prism 103, the prism 103 It is noted that the reflected beam 98 is redirected from the retroreflector 5o to the photodetector 102. Ru. Prism 103 allows for a simpler construction.

横転は運動軸周りの回転誤差である。y軸に沿う運動を再び考察して、横転誤差 を定めるデータが、X方向に間隔を置いて離された2つのラインに沿う垂直真直 度Dzの2つの測定をなすことで測定される。第5図に関して、1つの垂直真直 度測定は第1の真直度測定手段48及び再帰反射体50によって処理され、一方 策2の真直度測定は第2の真直度測定手段56及び再帰反射体58によって処理 される。横転測定は第9図に簡潔にした形で図示されている。Rollover is a rotational error around the axis of motion. Considering again the motion along the y-axis, the rollover error The data that determines the vertical straightness along two lines spaced apart in the X direction. It is measured by making two measurements of the degree Dz. Regarding Fig. 5, one vertical straight The straightness measurement is handled by the first straightness measuring means 48 and the retroreflector 50, while The straightness measurement of measure 2 is processed by the second straightness measuring means 56 and the retroreflector 58. be done. Rollover measurements are illustrated in simplified form in FIG.

第1の真直度測定手段48において、垂直真直度Dz、は光検出器102によっ て定められ、該光検出器102は上述のように戻り光線98の垂直ずれを検知す る。同様に、第2の真直度測定手段56において、光検出器104は再帰反射体 58からの反射光線106の垂直ずれを感知することで垂直真直度Dz2を感知 する。横転を測定する際に、垂直変位だけが興味のあるものである。したがって 、光検出器104は2つのフォトダイオードのみ必要とする。 (光検出器10 2は4つの四分円を必要とするが、これは垂直度測定にも使用されるためである 。)代替え策として、上部2つのフォトダイオード及び下部2つのフォトダイオ ードは光検出器104用に一緒にワイヤで結合することもできる。各校正位置の ため、弧度において測定された横転は2つの垂直真直度測定を差引、第1及び第 2の真直度測定手段48.56間の距離Cで割ることによって計算される。In the first straightness measuring means 48, the vertical straightness Dz is determined by the photodetector 102. and the photodetector 102 detects the vertical deviation of the return beam 98 as described above. Ru. Similarly, in the second straightness measuring means 56, the photodetector 104 is a retroreflector. Vertical straightness Dz2 is sensed by sensing the vertical deviation of the reflected light beam 106 from 58. do. When measuring rollover, only vertical displacement is of interest. therefore , photodetector 104 requires only two photodiodes. (Photodetector 10 2 requires 4 quadrants, since this is also used to measure verticality. . ) Alternatively, the top two photodiodes and the bottom two photodiodes The boards can also be wired together for photodetector 104. of each calibration position Therefore, the roll measured in arc degrees is calculated by subtracting the two vertical straightness measurements, the first and It is calculated by dividing by the distance C between the two straightness measuring means 48.56.

したがって、横転= (Dx2−Dz、)/Cである。Therefore, rollover = (Dx2-Dz,)/C.

第5図に関して、第2の真直度測定手段56はプリズム108を含み、該プリズ ムは光線106を再帰反射体58から光検出器104に向ける。With reference to FIG. 5, the second straightness measuring means 56 includes a prism 108; The system directs light beam 106 from retroreflector 58 to photodetector 104 .

偏揺角及び傾斜角は運動軸に直交する軸線方向周りの回転誤差である。水平(X 及びy)校正のために、偏揺角は垂直軸周りの回転であり、そして傾斜角は水平 軸周りの回転である。垂直(Z)校正には、偏揺角はy方向縁周りの回転として 定義され、そして傾斜角はX方向縁周りの回転である。傾斜角及び偏揺角測定手 段52は第8図に簡潔な形で示されている。入射レーザ光1JA73はビームス プリッタ78によって分けられる。伝達された光線112はビームスプリッタ7 8を通過し、上記の横転測定用として用いられる0反射光線114は四分の一波 長板116及びビームスブリット78を経て四分円光検出器118に反射光線自 体に逆反射される。The yaw angle and the tilt angle are rotational errors about an axial direction perpendicular to the axis of motion. Horizontal (X and y) For calibration, the yaw angle is the rotation about the vertical axis and the tilt angle is the horizontal It is rotation around an axis. For vertical (Z) calibration, the yaw angle is calculated as a rotation around the edge in the y direction. is defined, and the tilt angle is the rotation around the edge in the X direction. Tilt angle and yaw angle measurement hand Stage 52 is shown in simplified form in FIG. The incident laser beam 1JA73 is splitter 78. The transmitted light beam 112 passes through the beam splitter 7 8 and used for the rollover measurement described above is a quarter wave. The reflected light beam passes through the elongated plate 116 and the beam splitter 78 to the quadrant photodetector 118. reflected back to the body.

入射光線73は循環偏光される。ビームスプリッタ78は、偏光に強力な効果を 有する全誘電部分反射被覆を有している。この結果は、伝達された光線112が 実質的に平行に偏光され、そして反射光線114は垂直に偏光される。The incident light beam 73 is circularly polarized. Beam splitter 78 has a strong effect on polarization. It has an all-dielectric partially reflective coating. This result shows that the transmitted ray 112 The reflected beam 114 is substantially parallel polarized and the reflected beam 114 is vertically polarized.

四分の一波長板116はその軸を反射光1a114の偏波面に対して45°に向 き付けされて、光線114を循環偏光に変換する。ミラー54からの反射は偏光 のハンドを裏返す、四分の一波長板116を通過して戻る戻り光線は偏波面に再 び変換されるが、ミラー54のハンドの変化によって、偏光はここで水平面内に ある。偏光ビームスプリッタ78は全反射光線を通過させて光検出器118に至 らしめる。The quarter-wave plate 116 has its axis oriented at 45° with respect to the polarization plane of the reflected light 1a114. ray 114 to convert it to circularly polarized light. Reflection from mirror 54 is polarized light The returning light beam that passes through the quarter-wave plate 116 and returns to the polarization plane is However, due to the change in the hand of the mirror 54, the polarized light is now in the horizontal plane. be. Polarizing beam splitter 78 passes the totally reflected light beam to photodetector 118. make it look like

偏光を用いる複雑な方法(maneuver)には2つの理由がある。先ず、光 の全てが使用されることを保証する。もしビームスプリッタ78が非偏光である とすると。There are two reasons for the complex maneuver using polarized light. First, light ensure that all of the information is used. If beam splitter 78 is non-polarizing If so.

ミラー54からの戻り光線の半分は反射されて光線73の路に沿って戻される。Half of the return beam from mirror 54 is reflected back along the path of beam 73.

第2に、四分の一波長板116及び測定手段56からの偽りの反射が光検出器1 18に至ることを防ぐことである。四分の一波長板116からの垂直に偏波され る反射は光線73の路に沿って逆反射される。第2の真直度測定手段56がらの 反射は水平に偏波され、そして光線73の路に沿ってビームスプリッタ78を通 過する。Second, false reflections from the quarter-wave plate 116 and the measuring means 56 cause the photodetector 1 The aim is to prevent children from reaching the age of 18. The vertically polarized wave from the quarter-wave plate 116 The reflection is reflected back along the path of ray 73. The second straightness measuring means 56 The reflection is horizontally polarized and passed through beam splitter 78 along the path of ray 73. pass

y軸傾斜角及び偏揺角測定を行うために、光検出器118は、ブリッジ14がy =Qのときに1反射光線120が集中するように配置される。偏揺角誤差Azを 有する他の校正位置では、平面ミラー54はAzだけ垂直2軸周りに回転する。To perform y-axis tilt and yaw angle measurements, photodetector 118 detects that bridge 14 is The arrangement is such that one reflected ray 120 is concentrated when =Q. Yaw angle error Az In another calibration position, the plane mirror 54 is rotated by Az about two vertical axes.

このことは、反射の法則から、入射光線及び反射光線間を角度2Azとし、反射 光線120は光検出器IIS上で水平に変位される。変位量は真直度と同じ方法 で定められる。弧度における偏揺角Azは、ミラー54から光検出器118まで の距離によって分けられる光検出器118での変位の半分として計算される。こ の距離は、ブリッジ14がy=Qで校正ポイントへの走行距離を加えるときに定 められた定着距離である。傾斜角Axの場合は、ミラー54は水平X軸周りに回 転する。偏揺角の場合と同様に、これにより入射光線と反射光線との間を角度2 Axとし、そして反射光線120が光検出器118上で垂直に変位される。弧度 における傾斜角Axは、ミラー54から光検出器118までの距離によって分け られる光検出器118での変位の半分として計算される。From the law of reflection, this means that if the angle between the incident ray and the reflected ray is 2Az, then the reflected The light beam 120 is horizontally displaced on the photodetector IIS. Displacement is determined in the same way as straightness. It is determined by The yaw angle Az in arc degrees is from the mirror 54 to the photodetector 118 is calculated as half the displacement at photodetector 118 divided by the distance . child The distance is determined when the bridge 14 adds the distance traveled to the calibration point with y=Q. This is the established fixation distance. In the case of the tilt angle Ax, the mirror 54 rotates around the horizontal X axis. Turn around. As with the yaw angle, this creates an angle of 2 between the incident and reflected rays. Ax, and the reflected beam 120 is vertically displaced on the photodetector 118. degree of arc The inclination angle Ax at is divided by the distance from the mirror 54 to the photodetector 118. is calculated as half the displacement at photodetector 118.

第5図に関連して、傾斜角及び偏揺角測定手段52は更にプリズム122及びプ リズム124を含み、該プリズム122はビームスプリッタ78からの光線11 4を四分の一波長板116に向け、そしてプリズム124はビームスプリッタ7 8からの反射光線120を光検出器118に向ける。With reference to FIG. 5, the tilt angle and yaw angle measuring means 52 further include a prism 122 and The prism 122 includes a prism 124 that directs the beam 11 from the beam splitter 78. 4 to the quarter-wave plate 116, and the prism 124 to the beam splitter 7. A reflected beam 120 from 8 is directed to a photodetector 118.

本発明の校正システムの好ましい実施例は第10図ないし第17図に図示される 。第5図に示されるレーザ測定アッセンブリ26の構成要素は全体がL−状断面 を有するハウジング130内に含まれる。レーザ測定アッセンブリ26は、以下 に記載されるような3つの異なる向きにおいて取付具24に取り付けられるよう に適合されている。A preferred embodiment of the calibration system of the present invention is illustrated in FIGS. 10-17. . The components of the laser measurement assembly 26 shown in FIG. 5 have an overall L-shaped cross section. contained within a housing 130 having a The laser measurement assembly 26 includes: for attachment to the fixture 24 in three different orientations as described in It is adapted to.

第11図に最良に示されるように、反射体アッセンブリ28は支持ブラケット1 32を含んでおり、該支持ブラケット132は再帰反射体46.5o及び58に 、更にミラー54に対し堅固な支持を与える。3つの先細ねじ134が組立中口 ケータ134a (第12図)に合う、ばか六136が一条ねじ137用に設け られており、該−条ねじ137は組立巾測定アッセンブリ28内に螺合されて1 反射体アッセンブリ28をレーザ測定アッセンブリ26に固定する。ねじ137 の軸部上のばね139及び座金140は、所望の間隔を維持し一条ねじ134を 用いて反射体アッセンブリ28をレーザ測定アッセンブリ26に対して付勢する 。ボール138及びクランプ141は反射体アッセンブリ28を探針ソケット内 に取り付けられたポールエンデッドスタッド142に固定するために用いられる 。As best shown in FIG. 11, reflector assembly 28 is attached to support bracket 1. 32, the support bracket 132 is attached to retroreflectors 46.5o and 58. , further provides firm support to the mirror 54. Three tapered screws 134 are installed at the center of the assembly. Baka-roku 136 is provided for the single-thread screw 137, which fits the connector 134a (Fig. 12). The threaded thread 137 is threaded into the assembly width measurement assembly 28 and A reflector assembly 28 is secured to the laser measurement assembly 26. screw 137 The spring 139 and washer 140 on the shank maintain the desired spacing and tighten the single thread screw 134. is used to bias reflector assembly 28 against laser measurement assembly 26. . Ball 138 and clamp 141 hold reflector assembly 28 in the probe socket. used for fixing to the pole-ended stud 142 attached to the .

取付具24の平面図が第16図に示されている。該取付具24は3辺を有する枠 を備え、該枠はテーブル12に堅固に取り付けられ、3つの相互に直交する向き (注:第2図ないし第4図)においてレーザ測定アッセンブリ26を取り付ける 手段を設けている。取付具24は機械テーブル12上に直接置かれ、そして基準 工具クランプ143で締め付けられる。クランプ1.43はテーブル12への螺 入手段によって固定される。第10図及び第16図に関連して。A top view of fixture 24 is shown in FIG. The fixture 24 is a frame having three sides. , the frame is rigidly attached to the table 12 and has three mutually orthogonal orientations. Attach the laser measurement assembly 26 in (Note: Figures 2 to 4) We have measures in place. The fixture 24 is placed directly on the machine table 12 and the datum It is tightened with a tool clamp 143. Clamp 1.43 is screwed to table 12 fixed by means of input. In connection with FIGS. 10 and 16.

固定具24の脚150がテーブル12に締め付けられる。Legs 150 of fixture 24 are tightened to table 12.

3つの取付ビン152はX方向にレーザ測定アッセンブリ26を取り付けるため に用いられ、3つの取付ビン154はy方向にレーザ測定アッセンブリ26を取 り付けるために用いられ、3つのロケータ156は2方向にレーザ測定アッセン ブリ26を取り付けるために用いられる。レーザ測定アッセンブリ26(第13 図)の底部上のロケータ152aはX方向における取付けの間ビン152に合い 、モしてy方向の取付けの間ビン154に合う、2方向の取付けには、レーザ測 定アッセンブリはビン156a (第12図)を含み、該ビン156aはロケー タ156に合う6 ビン156aの2つはハウジング130の側に取り付けられ た直立アーム144上に取り付けられる。Three mounting bins 152 are provided for mounting the laser measurement assembly 26 in the X direction. The three mounting bins 154 are used to attach the laser measurement assembly 26 in the y direction. The three locators 156 are used to attach the laser measurement assembly in two directions. It is used to attach the bridge 26. Laser measurement assembly 26 (13th The locator 152a on the bottom of the figure) fits into the bin 152 during installation in the X direction. , and the y-direction installation. The fixed assembly includes a bin 156a (FIG. 12) that is Two of the 6 bins 156a that fit the cylinders 156 are attached to the side of the housing 130. is mounted on an upright arm 144.

レーザ測定アッセンブリ26の心合わせ用偏心カムが第17図に図示される。ビ ン145が回転を可能とするために充分な空隙をもたせて取付具24に挿入され る。カラー146はビン145の上端に取り付けられ、またビン154はカラー 146の中心から偏位されている。カラー146が回転させられると、ビン15 4は円内で移動しレーザ測定アッセンブリ26の位置の微調整を可能とする。偏 心カム構成は、調節後止めねじによって固定位置に保持され得6.典型的に、3 つの取付はビンの1つだけが第17図の偏心カム構成を利用する。The centering eccentric cam of the laser measurement assembly 26 is illustrated in FIG. B 145 is inserted into fixture 24 with sufficient clearance to allow rotation. Ru. Collar 146 is attached to the top of bin 145 and bin 154 is attached to the top of bin 145. 146 is offset from the center. When collar 146 is rotated, bin 15 4 moves in a circle to allow fine adjustment of the position of the laser measurement assembly 26. side The core cam arrangement may be held in a fixed position by a set screw after adjustment6. Typically, 3 In two installations, only one of the bins utilizes the eccentric cam arrangement of FIG.

レーザ測定アッセンブリ26内の要素の配置は第13図ないし第15図に図示さ れる。第15図に示される光学素子の配置は同様な参照番号によって第15図に 図示される。The arrangement of elements within laser measurement assembly 26 is illustrated in FIGS. 13-15. It will be done. The arrangement of optical elements shown in FIG. 15 is designated by like reference numerals in FIG. Illustrated.

レーザ40はブラケット160とばね162の手段によって取り付けられる。レ ーザ動力供給部164はレーザ40に対し必要な作業電圧を与える。変圧器16 6は上記のようにレーザヒータ用の動力を供給する。変圧器166は各々固体リ レー168及び170に連結された2つの出力電圧を有する。リレー168及び 170はコンピュータ30の制御下で動力を変圧器166からレーザヒータに切 り換える。高電圧は急速なウオーミングアツプのために用いられる。低電圧は空 胴長さ制御用にも用いられる。第14図に関して、反射体アッセンブリ28に光 、11114を向けるプリズム122は受け座168によってハウジング130 に取り付けられる。プリズム108.80.76.103.85及び87は同じ 方法で取り付けられる。このように、異なる測定位置間での運動用に良好に適用 される簡素で堅密なレーザ測定アッセンブリが提供される。Laser 40 is mounted by means of bracket 160 and spring 162. Re A laser power supply 164 provides the necessary working voltage to the laser 40. transformer 16 6 supplies power for the laser heater as described above. The transformers 166 each have a solid state It has two output voltages coupled to relays 168 and 170. relay 168 and 170 disconnects power from the transformer 166 to the laser heater under the control of the computer 30. Replace. High voltage is used for rapid warm-up. low voltage is empty Also used for torso length control. With reference to FIG. 14, the reflector assembly 28 , 11114, the prism 122 is connected to the housing 130 by the seat 168. can be attached to. Prism 108.80.76.103.85 and 87 are the same Installed in any way. Thus, it is well applied for movements between different measurement positions A simple and robust laser measurement assembly is provided.

種々の変更及び修正が本発明の範囲内に含まれことが理解されるであろう0例え ば、校正システムは固定テーブル及び立体的に可動のラムを用いるブリッジ型座 標測定機に関連して記載されているが1校正システムが互いに対して可動な2つ の要素を有するいかなる機械にも等しく適用できる0機械要素のいずれか又は両 者は可動とすることができる0例えば、座標測定機の幾つかのタイプは可動テー ブルを用いる。更に、反射体アッセンブリ28は反射要素のみを有するものとし て記載されており、そして全ての感知要素はレーザ測定アッセンブリ26内に位 置付けされている8校正システムは、感知要素の1つ又は1つ以上の要素が反射 体アッセンブリ28上に位置付けされるように修正され得る0例えば、真直度測 定光検出器が反射体アッセンブリ28の上に置かれ得る。この形状の欠点は電気 的結合が多くの場合可動である反射体アッセンブリについてなされなければなら ないことである。全てのレーザ光線が反射体アッセンブリ28によって反射され る場合、電気的結合は必要とされない6本発明の範囲内の更なる変形はレーザを 固定位置に取り付けることと可動アッセンブリを設けてレーザからの光級を3つ の測定軸に沿って向けることである。更なる変形は傾斜角、偏揺角、真直度及び 横転を測定する先行技術の干渉計を用いることである。It will be understood that various changes and modifications are included within the scope of the invention. For example, the calibration system uses a fixed table and a bridge-type seat with a three-dimensionally movable ram. Although described in connection with a standard measuring machine, one calibration system has two movable relative to each other. Either or both of the 0 machine elements are equally applicable to any machine with 0 machine elements. For example, some types of coordinate measuring machines have a movable table. Use bull. Furthermore, reflector assembly 28 shall have only reflective elements. and all sensing elements are located within the laser measurement assembly 26. The eight calibration systems installed are such that one or more of the sensing elements is reflective. For example, the straightness measurement can be modified to be positioned on the body assembly 28. A constant light detector may be placed above reflector assembly 28. The disadvantage of this shape is the electrical physical coupling must be made for reflector assemblies that are often movable. There is no such thing. All laser beams are reflected by reflector assembly 28. 6 A further variation within the scope of the invention is when the laser Can be mounted in a fixed position and has a movable assembly to provide three light levels from the laser. along the measurement axis. Further deformations include inclination angle, yaw angle, straightness and The first step is to use a prior art interferometer to measure rollover.

光感細密82.84,102.104及び118からの出力信号は適宜の信号コ ンディショニング回路構成部分を介してパラメータ誤差の計算及び記憶のために 供給される。The output signals from the photosensitive miniatures 82.84, 102.104 and 118 are For calculation and storage of parameter errors via conditioning circuitry Supplied.

機械の測定量における任意のポイントでの総合誤差を計算する際に、次の記号が 用いられる。When calculating the total error at any point in the measurand of a machine, the following symbol is used: used.

Dij=直動位置誤差、 A1k=角度位置誤差、 Pm=探針水準ポイントから探針先端までの距離の構成分子、 ei−探針先端における総合誤差の軸構成分子、ユニでは、i=x、y又は2= 位置誤差が測定される軸、j=x、y又は2=誤差の軸方向、 k=x、y又は2=その周りで回転誤差が測定される軸、mwx、y又はzm距 離構成分子の方向。Dij=direction position error, A1k=angular position error, Pm=constituent molecule of the distance from the tip level point to the tip of the tip, ei - Axis constituent numerator of the total error at the tip of the probe, in Uni, i=x, y or 2= axis on which the position error is measured, j = x, y or 2 = axis direction of the error; k = x, y or 2 = axis around which the rotational error is measured, mwx, y or zm distance Orientation of dissociated constituent molecules.

このように、例えば、Dyzはy方向に沿って測定された垂直(2方向)真直度 であり、一方、Ayyはy方向に沿って測定されるy方向層りの横転である。Thus, for example, Dyz is the vertical (two-way) straightness measured along the y direction , while Ayy is the rollover of the y-direction ply measured along the y-direction.

軸システムを各構成分子に取り付けかつ軸システム間の変態用の式を書〈従来の アプローチよりもむしろ、より簡単なアプローチを用いる。簡単なアプローチは 各パラメータのために誤差構成分子を決定すること1次に各軸方向用の構成分子 を加えることが必要である。簡単な方法は、主要な誤差が小さいので適切であり 、したがって第2位(余弦)の誤差が無視される。第1図に示されるようなブリ ッジ型機械におけるポイントx、y、zの誤差はこの方法に従って第1表に表さ れている1回転は、案内路よりはむしろ機械軸周りである。Attach an axis system to each constituent molecule and write equations for transformations between the axis systems (conventional approach, rather than using a simpler approach. A simple approach is Determining the error constituent molecules for each parameter Firstly, the constituent molecules for each axis direction It is necessary to add The simple method is suitable because the main error is small. , so the second order (cosine) error is ignored. A bridge like the one shown in Figure 1. The errors at points x, y, z in edge-type machines are expressed in Table 1 according to this method. The rotation shown is around the machine axis rather than the guideway.

(以 下 余 白) 表 1 ブリッジ走行 ODyy O のスケール測 定における誤差 ブリッジ運動 −Dyx OO の水平真直度 ブリッジ運動 Q O−Dyz の垂直真直度 垂直軸周りの Py−Ayz −(x+Px)Ayz Oブリッジ回転 X軸周りのブ 0 (Z+Pz) Ayz −Py−Ayxリッジ回転 y軸周りのブ −(Z+Pz) Ayy O(X+Px)Ayyリッジ回転 キャリジ走行 Dxx OO のスケール 測定の誤差 記 戟 X効果 Y効果 Z効果 キャリジ運動 0 −Dxy O の水平真直度 キャリジ運動 0 0 −Dxz の垂直真直度 垂直軸周りの Px−Axz −Px−Axz O垂直真直度 X軸周りの −(Z+ Pz)Axy OPx−Axyキャリジ回転 X軸周りの O(Z+Pz)Axx −Px−Axxキャリジ回転 ラム運動のス OODzz ケール測定の 誤差 ラム運動の O−Dzy Q y真直度 記 戟 X効果 Y効果 −4矛虹塁 ラム運動の −Dzx OO X真直度 X軸周りの −Pz−kzy OPz−Azyラム回転 X軸周りの OPz−Azx −Pyizxラム回転 X軸周りの Py−Azz −Py−Azz Oラム回転 表の欄は総合誤差を知るために加算される。(Hereafter, extra white) Table 1 Bridge driving ODyy O scale measurement error in Bridge motion -Dyx OO horizontal straightness of Bridge motion Q O-Dyz vertical straightness of Py-Ayz-(x+Px)Ayz O-bridge rotation around the vertical axis Bu 0 (Z+Pz) Ayz -Py-Ayx ridge rotation around the X axis - (Z + Pz) Ayy O (X + Px) Ayy ridge rotation around the y-axis Carriage running Dxx OO scale of measurement error Note: X effect, Y effect, Z effect Carriage movement 0 - Dxy O horizontal straightness of Carriage movement 0 0 -Dxz vertical straightness of Px-Axz -Px-Axz O vertical straightness around the vertical axis -(Z+Pz)Axy OPx-Axy carriage rotation around the X axis O(Z+Pz)Axx -Px-Axx carriage rotation around the X axis Ram movement su OODzz kale measurement error Ram motion O-Dzy Q y straightness Record X effect Y effect -4 rainbow base Ram motion -Dzx OO X Straightness -Pz-kzy OPz-Azy ram rotation around the X axis OPz-Azx-Pyizx ram rotation around the X axis Py-Azz - Py-Azz O ram rotation around the X axis The columns of the table are summed to determine the total error.

ex=Dxx−Dyx−Dzx−(Z+Pz)Axy十Py−Axz −(Z+ Pz)Ayy+Py−Ayz−Pz−Azy+Py−Azzey=Dyy−Dz −Dxy−(X+Px)Ayz+(Z+Pz)Ayx−Px−Azz+ pz −AZX−PX−Axz+ (Z+Pz)Axx ez=Dzz−Dxz−Dyz−Py−Azx+px−Azy−Py−Axx+ Px−Axy−Py−Ayx+ (X+Px)Ayy 機械誤差を訂正するために、exはXスケール表示度数から引かれ、eyはYス ケール表示度数から引かれ、モしてezはZスケール表示度数から引かれる。ex=Dxx-Dyx-Dzx-(Z+Pz)Axy1Py-Axz-(Z+ Pz) Ayy+Py-Ayz-Pz-Azy+Py-Azzey=Dyy-Dz -Dxy-(X+Px)Ayz+(Z+Pz)Ayx-Px-Azz+ pz -AZX-PX-Axz+ (Z+Pz)Axx ez=Dzz-Dxz-Dyz-Py-Azx+px-Azy-Py-Axx+ Px-Axy-Py-Ayx+ (X+Px)Ayy To correct for mechanical errors, ex is subtracted from the X scale display power and ey is the Y scale. It is subtracted from the scale display power, and ez is subtracted from the Z scale display power.

一般に機械軸に直接沿ってパラメータ誤差を測定することは困難又は実施不可能 である。他の軸線方向線に沿って測定がなされる場合、次の式が機械軸に沿うパ ラメータ誤差を計算するために用いられる0式を引き出すための基本原則は、全 てのパラメータ誤差が初期段階ではゼロであることと全ての測定価値が測定線上 のゼロ走行位置でゼロであることである0校正システムにより測定された値を機 械軸に送る際には1次の記号が用いられる。It is generally difficult or impossible to measure parameter errors directly along the machine axis It is. If measurements are made along other axial lines, then the following equation is The basic principle for deriving the zero equation used to calculate the parameter error is All parameter errors are zero at the initial stage and all measured values are on the measurement line. The value measured by the zero calibration system, which is zero at the zero travel position, is machined. When sending to the mechanical axis, a first-order symbol is used.

B”=機械校正の間に測定された距離又は角度、最初の星印はx、y又は2で置 き換えられ、測定線を表し、2番目の星印はd、h、V、y、I)又はrによっ て置き換えられ測定の種類を表す。B” = distance or angle measured during mechanical calibration, first star placed in x, y or 2 d, h, V, y, I) or r. represents the type of measurement.

”d″は直線状の変位測定を表す。"d" represents a linear displacement measurement.

h”は水平真直度測定を表す、Z軸では、hはX方向を表す。h'' represents the horizontal straightness measurement; in the Z axis, h represents the X direction.

”V”は垂直真直度測定を表す、2軸では、Vはy方向を表す。"V" represents vertical straightness measurement; in two axes, V represents the y direction.

y”は偏揺角測定を表す、X及びy軸では、偏揺角は垂直軸周りの角回転である 。Z軸では、X軸周りの角回転である。y” represents the yaw angle measurement; in the X and y axes, the yaw angle is the angular rotation about the vertical axis . The Z axis is an angular rotation around the X axis.

np″は傾斜角測定を表す、X及びyでは、傾斜角は測定線に垂直な水平線周り の角回転である。2では、X軸周すの角回転である。np'' stands for tilt angle measurement; in X and y, the tilt angle is around the horizontal line perpendicular to the measurement line. is the angular rotation of 2 is the angular rotation around the X-axis.

”r”は横転の決定のための補助真直度測定を表す、X及びy軸では、測定は垂 直である。Z軸では、測定はy方向である。"r" stands for auxiliary straightness measurement for rollover determination; in the X and y axes, the measurement is vertical; It is direct. In the Z axis, the measurement is in the y direction.

P容寥は誤差測定における探針水準ポイントから(再帰反射体の頂点のような) 測定ポイントまでの距離の構成分子である。最初の星印はX、y又は2によって 置き換えられ、測定線を表す、2番目の星印はx、y又は2によって置き換えら れ、構成分子の方向を表す。P range is from the tip level point in error measurement (such as the top of a retroreflector). It is a component of the distance to the measurement point. The first star is by X, y or 2 The second star, which is replaced and represents the measurement line, is replaced by x, y or 2. represents the direction of the constituent molecules.

Ollは測定に用いられる線の座標である。2つのこのような座標により定義さ れる線は1セツトの測定の間の探針水準ポイントの基準路である。星印はx、y 又は2によフて置き換えられ、座標の方向を表す。Oll is the coordinate of the line used for measurement. defined by two such coordinates The line shown is the reference path of the tip level point during a set of measurements. Stars are x, y or 2 to represent the direction of the coordinates.

Cは横転測定での2つの真直度測定線間の距離の構成分子である。上記の記号を 用いて、変位誤差Dij及び回転誤差A i kの値が次のように計算される。C is a component of the distance between two straightness measurement lines in rollover measurement. the symbol above The values of displacement error Dij and rotational error Aik are calculated as follows.

Axx= (Bx r−Bxv)/C Axy=Bxp Axz=Bxy Ayx=Byp AVV= (Byv−Byr)/C Ayz=Byy Az x=B z p Az y=B z y Az z= (Bz r−Bzv)/CDxx、=X、−Bxd+ (07,+ PX Z)Ax y −P x y A x z D x y = B x h −X−A y z −P x x −A X 7 . +(Oz+Pxz)Axx Dxz=Bxv−Pxy−Axx+Pxx−Axy十x−Ayy Dyx=Byh−(○z+Pyz)Ayy+Pyy−Ayz Dyy=Y−Byd+ (Ox+Pyx)Ayz −(Oz+Pyz)Ayz Dyz=Byv−Pyy −Ayx+ (Ox+Pyx)Ayy Dzx=Bzh−Z−Axy−Z−Ayy −PZ7.−Azy十Pzy−Az z D z y = B 7. V + Z −A、 y x −P z x −A  z z + P zz ° Azx+Z ゛ Axx DZ7−=Z−Bzd+Pzy−Azx−Pzx−Azy本発明の好ましい実施 例で現在考えられることを示されかつ記載されたが、種々の変更及び修正が添付 のクレームにより定義される発明の範囲から逸脱することなく該好ましい実施例 内でなされることは当業者には明らかであろう。Axx=(Bx r-Bxv)/C Axy=Bxp Axz=Bxy Ayx=Byp AVV=(Byv-Byr)/C Ayz=Byy Az x=Bz p Az y=Bz y Az z= (Bz r-Bzv)/CDxx, =X, -Bxd+ (07,+ PX Z)Ax y -P x y A x z D x y = B x h - X - A yz - P x x - A X 7 .. +(Oz+Pxz)Axx Dxz=Bxv-Pxy-Axx+Pxx-Axyx-Ayy Dyx=Byh-(○z+Pyz)Ayy+Pyy-Ayz Dyy=Y-Byd+ (Ox+Pyx)Ayz-(Oz+Pyz)Ayz Dyz=Byv-Pyy -Ayx+ (Ox+Pyx)Ayy Dzx=Bzh-Z-Axy-Z-Ayy-PZ7. -Azy 10Pzy-Az z Dzy=B7. V + Z -A, y x -P z x -A z z + Pzz ° Azx+Z ゛ Axx DZ7-=Z-Bzd+Pzy-Azx-Pzx-Azy Preferred implementation of the invention Although the examples have shown and described what is currently possible, various changes and modifications are attached. The preferred embodiments without departing from the scope of the invention as defined by the claims It will be obvious to those skilled in the art that this can be done within.

補正書の翻訳文提出書 (特許法184条の8) 平成 2年 5月l?日′鴛 特許庁長官 吉 1)文 毅 殿 1、特許出願の表示 PCT/US 88103855 2、発明の名称 座標測定機用校正システム 3、特許出願人 住 所 アメリカ合衆国ロード・アイランド州02852゜ノース・キンゲスタ ウン、プレシジョン・パーク(番地なし)名 称 ブラウン・アンド・シャープ ・マニュファクチュアリング・住 所 東京都千代田区大手町二丁目2番1号新 大手町ビル206区 5、補正書の提出日 請求の範囲 1.少なくとも2つの次元で互いに対して可動な第1の要素とテーブルとを有す る機械において位置誤差を測定する装置であって、 前記第1の要素に取付は可能な反射体アッセンブリと、前記テーブルに取付は可 能で、少なくとも1つの出射レーザ光線を選択された測定方向に向け、そして前 記反射体アッセンブリから反射した前記少なくとも1つのレーザ光線を感知し、 前記第1の要素の位置誤差を表す位置誤差信号を発生するレーザ測定アッセンブ リと、前記レーザ測定アッセンブリを前記テーブルに異なる向きで取り付け、そ して前記反射体アッセンブリを前記第1の要素に異なる向きで取り付けて、前記 反射体アッセンブリと前記レーザ測定アッセンブリが、前記少なくとも1つの出 射レーザ光線が前記反射体アッセンブリによって前記レーザ測定アッセンブリに 反射して戻るように、前記具なる向きの各々に一列に並べれらるようにした手段 とを備えてなる。前記装置。Submission of translation of written amendment (Patent Law Article 184-8) May 1990? Japanese duck Yoshi, Commissioner of the Patent Office 1) Takeshi Moon 1. Display of patent application PCT/US 88103855 2. Name of the invention Calibration system for coordinate measuring machines 3. Patent applicant Address: North Kingesta, Rhode Island, USA 02852 Precision Park (no address) Name: Brown & Sharp ・Manufacturing/Residency: 2-2-1 Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo Otemachi Building 206 Ward 5. Date of submission of written amendment The scope of the claims 1. a first element and a table movable relative to each other in at least two dimensions; A device for measuring position error in a machine, comprising: a reflector assembly attachable to the first element; and a reflector assembly attachable to the table. with the ability to direct at least one output laser beam in the selected measurement direction and sensing the at least one laser beam reflected from the reflector assembly; a laser measurement assembly that generates a position error signal representative of a position error of the first element; and mounting the laser measurement assembly on the table in different orientations. and attaching the reflector assembly to the first element in different orientations, A reflector assembly and the laser measurement assembly are connected to the at least one output. The emitted laser beam is directed to the laser measurement assembly by the reflector assembly. means adapted to be aligned in each of said orientations for reflection back; It will be equipped with. Said device.

2、請求項1に記載の位置誤差測定装置において、前記取付は手段が、 +4.m)前記第1、第2及び第3の向きの各選択された位置用の位置誤差信号 を3つの互直交方向に沿うパラメータ誤差の行列に変換する工程を更に含む請求 項13に記載の位置誤差測定方法。2. The position error measuring device according to claim 1, wherein the mounting means comprises: +4. m) a position error signal for each selected position in said first, second and third orientation; into a matrix of parameter errors along three orthogonal directions. The position error measuring method according to item 13.

15、n)前記第1の要素の一定の位置用にその総合位置誤差を前記パラメータ 誤差から算出する工程と、0)テーブルに対する第1の要素の位置の前記機械の スケール表示度数を取得し、そして前記第1の総合誤差を前記機械のスケール表 示度数から差引いて前記第1の要素の訂正された位置を得る工程と。15, n) for a constant position of said first element its total position error is expressed as said parameter; 0) calculation of the position of the first element relative to the table of the machine; obtain the scale display frequency, and calculate the first total error to the scale table of the machine; subtracting from the reading to obtain a corrected position of the first element.

を更に含む請求項14に記載の位置誤差測定方法。The position error measuring method according to claim 14, further comprising:

16、選択された位置で互いに対して可動である第1の要素とテーブルとを有す る機械において。16. having a first element and a table movable relative to each other in a selected position; In a machine that

前記第1の要素に取付は可能な反射体アッセンブリと前記テーブルに取付は可能 で前記反射体アッセンブリから反射した複数のレーザ光線を感知するレーザ測定 アッセンブリとを備え、前記反射体アッセンブリと前記測定アッセンブリが、 19、前記反射体アッセンブリと前記第1の要素を前記選択された方向に沿う選 択された位置に動かす手段を更に含む請求項17に記載のパラメータ誤差測定装 置。A reflector assembly that can be attached to the first element and a reflector assembly that can be attached to the table. Laser measurements that detect multiple laser beams reflected from the reflector assembly at an assembly, the reflector assembly and the measurement assembly comprising: 19. Selection of the reflector assembly and the first element along the selected direction; 18. The parameter error measurement device of claim 17, further comprising means for moving to a selected position. Place.

20、互いに対して少なくとも2つの方向に可動である第1の要素と第2の要素 とを有する機械におけるパラメータ位置誤差測定装置であって、 前記第1の要素に取付は可能な第1のサブ・アッセンブリと前記第2の要素に取 付は可能な第2のサブ・アッセンブリとを含む校正アッセンブリを備え、前記第 2のサブ・アッセンブリは複数のレーザ光線を前記第1のサブ・アッセンブリに 向けるための手段を含み、前記第1のサブ・アッセンブリは前記複数のレーザ光 線を受容するための手段を含み、前記校正アッセンブリは更に、前記複数のレー ザ光線に応答して前記少なくとも2つの移動方向に沿ったパラメータ位置誤差を 表示する位置誤差信号を与えるための感知手段を含み、前記パラメータ誤差は、 3つの相互垂直方向における偏位誤差と前記3つの相互垂直方向の周りの回転誤 差とを含み、そして。20. A first element and a second element movable in at least two directions relative to each other. A parameter position error measuring device in a machine having: a first subassembly attachable to said first element and a first subassembly attachable to said second element; a second sub-assembly; A second sub-assembly directs a plurality of laser beams to the first sub-assembly. the first subassembly includes means for directing the plurality of laser beams; the calibration assembly further includes means for receiving the plurality of radiation lines; the parameter position error along the at least two movement directions in response to the light beam; sensing means for providing a position error signal for display, said parametric error comprising: displacement errors in three mutually perpendicular directions and rotational errors about said three mutually perpendicular directions; including the difference, and.

前記複数のレーザ光線が前記少なくとも2つの移動方向に対して連続的に平行と されて、前記感知手段が前記少なくとも2つの移動方向のための前記位置誤差信 号を与えるように、前記第1および第2のサブ・アッセンブリを取り付けるため 手段を備えてなる、前記装置。The plurality of laser beams are continuously parallel to the at least two moving directions. said sensing means detects said position error signals for said at least two directions of movement. for attaching said first and second sub-assemblies as given in Said apparatus comprising means.

21、互いに対して少なくとも2つの方向に可動である第1の要素と第2の要素 とを有する機械におけるパラメータ位置誤差測定装置であって、 前記第1の要素に取付は可能な第1の校正アッセンブリと、 前記第2の要素に取付は可能な第2の校正アッセンブリと、 選択された方向で第1と第2の校正アッセンブリとの間の距離の変化を測定する 干渉計手段と、前記第1及び第2の校正アッセンブリの間で複数のレーザ光線を 発生すると共に、前記第1及び第2の校正アッセンブリの横方及び回転相対運動 に位置的に感応する手段と、前記位置感知レーザ光線に呼応して前記第1及び第 2の校正アッセンブリの横方及び回転相対運動を感知する光線位置感知手段と、 前記干渉計手段と前記光線位置感知手段の出力に呼応して前記第1と第2の要素 間のパラメータ位置誤差を計算する手段と、 を備えてなる前記装置。21. A first element and a second element movable in at least two directions relative to each other. A parameter position error measuring device in a machine having: a first calibration assembly attachable to the first element; a second calibration assembly attachable to the second element; measuring a change in distance between the first and second calibration assemblies in a selected direction; a plurality of laser beams between interferometer means and said first and second calibration assemblies; lateral and rotational relative movement of the first and second calibration assemblies as occurs; means positionally sensitive to said first and second beams in response to said position sensitive laser beam; a beam position sensing means for sensing relative lateral and rotational movement of the calibration assembly of FIG. said first and second elements in response to the outputs of said interferometer means and said beam position sensing means; means for calculating a parameter position error between; The device comprising:

22、互いに対して少なくとも2つの方向に可動である第1の要素と第2の要素 とを有する機械におけるパラメータ位置誤差測定装置であって、 前記第1の要素に取付は可能な第1のサブ・アッセンブリと前記第2の要素に取 付は可能な第2のサブ・アッセンブリとを含む校正アッセンブリを備え、前記第 2のサブ・アッセンブリは選択された方向の少なくとも1つのレーザ光線を前記 第1のサブ・アッセンブリに向けるための手段を含み、前記第1のサブ・アッセ ンブリは前記少なくとも1つのレーザ光線を受容するための手段を含み、前記校 正アッセンブリは更に、前記少なくとも1つのレーザ光線に応答して前記少なく とも2つの移動方向に沿ったパラメータ位置誤差を表示する位置誤差信号を与え るための感知手段を含み、前記パラメータ誤差は、3つの相互直交方向における 偏位誤差と前記3つの相互直交方向の周りの回転誤差とを含み、そして、 前記少なくとも1つのレーザ光線が前記少なくとも2つの移動方向に対して連続 的に平行とされて、前記感知手段が前記少なくとも2つの移動方向のための前記 位置誤差信号を与えるように、前記第1および第2のサブ・アッセンブリを取り 付けるため手段を備えてなる、前記装置。22. A first element and a second element movable in at least two directions relative to each other. A parameter position error measuring device in a machine having: a first subassembly attachable to said first element and a first subassembly attachable to said second element; a second sub-assembly; The sub-assembly of 2 directs the at least one laser beam in a selected direction to the means for directing the first sub-assembly to the first sub-assembly; the assembly includes means for receiving said at least one laser beam; The positive assembly further comprises, in response to the at least one laser beam, the at least one laser beam. both give a position error signal indicating the parametric position error along the two directions of movement. the parameter error in three mutually orthogonal directions; including a displacement error and a rotation error about the three mutually orthogonal directions, and the at least one laser beam is continuous with respect to the at least two movement directions; the sensing means for the at least two directions of movement are parallel to each other; the first and second sub-assemblies are arranged to provide a position error signal; said device, comprising means for attaching said device.

23、前記取付は手段が、予め選択された位置で前記テーブルに取り付けられ、 そして前記レーザ測定アッセンブリを前記具なる向きの各々に取り付ける手段を 含む取付具を備えてなる、請求項22に記載のパラメータ位置誤差測定装置。23. said attachment means are attached to said table at a preselected position; and means for mounting said laser measurement assembly in each of said specific orientations. 23. The parametric position error measurement device of claim 22, comprising a fixture comprising:

24、前記取付は手段が前記レーザ測定アッセンブリと前記第1及び第2のサブ ・アッセンブリを3つの互直交向きに取り付ける手段を含み、これにより3つの 互直交向きに沿う1セツトのパラメータ誤差が測定される請求項22に記載のパ ラメータ位置誤差測定装置。24, said mounting means includes said laser measurement assembly and said first and second sub-assemblies; - includes means for mounting the assembly in three mutually orthogonal orientations, thereby providing three 23. The parameter according to claim 22, wherein a set of parameter errors along mutually orthogonal directions is measured. Lameter position error measuring device.

25、前記第1及び第2のサブ・アッセンブリが、変位誤差を測定する第1の手 段と、前記選択された方向に直交する2つの方向で真直度を測定する第2の手段 と、前記選択された方向に直交する軸周りの回転を表す傾斜角及び偏揺角を測定 する第3の手段と、前記選択された方向付近の回転を表す横転誤差を測定する第 4の手段を含む請求項24に記載のパラメータ位置誤差測定装置。25, the first and second sub-assemblies are a first means of measuring displacement error; step and second means for measuring straightness in two directions orthogonal to said selected direction. and measure the tilt and yaw angles representing the rotation about an axis perpendicular to the selected direction. and third means for measuring a rollover error representative of rotation about the selected direction. 25. The parameter position error measuring device according to claim 24, comprising the means of item 4.

26、前記機械が、前記第1の要素に対する前記第2の要素の位置を測定するた めのスケール装置を備えており、そして前記装置は、前記選択された移動方向に 沿った選択された位置に対応するパラメータ誤差の行列を計算する手段と、前記 パラメータ誤差に呼応して前記第1及び第2の要素の任意の位置のための総合誤 差を計算し、そして前記スケール装置の表示度数から前記総合誤差を差し引くこ とにより正確な位置情報を与える手段とを備えている、請求項22に記載のパラ メータ位置誤差測定装置。26, said machine for measuring the position of said second element relative to said first element; a scale device for moving in the selected direction of movement; means for calculating a matrix of parameter errors corresponding to selected positions along the the total error for any position of said first and second elements in response to the parameter error; calculating the difference and subtracting the total error from the displayed power of the scale device. and means for providing accurate location information. Meter position error measuring device.

27、前記第2の測定手段が前記サブ・アッセンブリのうちの一方に取り付けら れた再帰反射体と、レーザ光線を前記サブ・アッセンブリのうちの他方から前記 再帰反射体に向ける手段と、象限に区分けられて前記再帰反射体から反射された レーザ光線のその中心からのずれを感知する光感知器とを備えている請求項25 に記載のパラメータ位置誤差測定装置。27, wherein said second measuring means is attached to one of said sub-assemblies; a retroreflector that directs the laser beam from the other of the subassemblies. means for directing the reflected light from said retroreflector into quadrants; 25. A photodetector for sensing deviation of the laser beam from its center. The parametric position error measuring device described in .

28、前記第3の測定手段が前記サブ・アッセンブリのうちの一方に取り付けら れた鏡と、レーザ光線を前記サブ・アッセンブリのうちの他方から前記鏡に向け る手段と、象限に区分けされ前記鏡から反射されたレーザ光線のその中央からの ずれを感知する光感知器とを備えている請求項25に記載のパラメータ位置誤差 測定装置。28, wherein said third measuring means is attached to one of said sub-assemblies; and directing a laser beam from the other of said sub-assemblies to said mirror. means for dividing the laser beam into quadrants and reflecting from said mirror from the center thereof; 26. The parameter position error according to claim 25, further comprising a photodetector that detects a deviation. measuring device.

29、前記第4の測定手段が規定の距離で間隔を置いて離されかつ前記サブ・ア ッセンブリのうちの一方に取り付けられた一対の再帰反射体と1個々のレーザ光 線を前記サブ・アッセンブリのうちの他方から前記再帰反射体の各々に向ける手 段と、該選択された方向に直交し前記一対の再帰反射体間に描かれた線に直交す る方向における前記再帰反射体で反射された各レーザ光線のずれを感知する一対 の区分けされた光感知器とを備え、前記横転誤差が前記規定された距離によって 分けられた2つの光感知器によって感知されたずれとの間の相違に比例する請求 項5に記載の位置誤差測定装置。29, said fourth measuring means are spaced apart by a prescribed distance and said A pair of retroreflectors attached to one of the assemblies and one individual laser beam a hand directing a line from the other of said sub-assemblies to each of said retroreflectors; a step, perpendicular to the selected direction and perpendicular to a line drawn between the pair of retroreflectors; a pair that senses the deviation of each laser beam reflected by the retroreflector in the direction of a light sensor divided into sections, and the rollover error is determined by the specified distance. Claim proportional to the difference between the deviations sensed by the two separated photodetectors The position error measuring device according to item 5.

国際調査報告international search report

Claims (33)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.少なくとも2つの次元で互いに対して可動な第1の要素とテーブルとを有す る機械において位置誤差を測定する装置であって、 前記第1の要素に取付け可能な反射体アッセンブリと、前記テーブルに取付け可 能で、少なくとも1つの出射レーザ光線を選択された測定方向に向け、そして前 記反射体アッセンブリから反射した前記少なくとも1つのレーザ光線を感知し、 前記第1の要素の位置誤差を表す位置誤差信号を発生するレーザ測定アッセンブ リと、前記レーザ測定アッセンブリを前記テーブルに異なる向きで取り付け、そ して前記反射体アッセンブリを前記第1の要素に異なる向きで取り付けて、前記 反射体アッセンブリと前記レーザ測定アッセンブリが前記出射レーザ光線が前記 反射体アッセンブリによって前記レーザ測定アッセンブリに反射して戻るように 前記異なる向きの各々に一列に並べれらるようにした手段とを備えてなる、前記 装置。1. a first element and a table movable relative to each other in at least two dimensions; A device for measuring position error in a machine, comprising: a reflector assembly attachable to the first element; and a reflector assembly attachable to the table. with the ability to direct at least one output laser beam in the selected measurement direction and sensing the at least one laser beam reflected from the reflector assembly; a laser measurement assembly that generates a position error signal representative of a position error of the first element; and mounting the laser measurement assembly on the table in different orientations. and attaching the reflector assembly to the first element in different orientations, The reflector assembly and the laser measurement assembly are arranged such that the emitted laser beam reflected back to said laser measurement assembly by a reflector assembly. and means adapted to be arranged in a row in each of the different orientations. Device. 2.請求項1に記載の位置誤差測定装置において、前記取付け手段が、予め選択 された位置で前記テーブルに取リ付けられ、そして前記レーザ測定アッセンブリ を前記異なる向きの各々に取り付ける手段を含む取付具を備えてなるもの。2. 2. The position error measuring device according to claim 1, wherein the attachment means and the laser measurement assembly is attached to the table in a and a mounting device including means for mounting in each of said different orientations. 3.前記取付け手段が前記レーザ測定アッセンブリと前記反射体アッセンブリを 3つの相互直交向きに取り付ける手段を含み、これにより3つの相互直交向きに 沿う1セットのパラメータ誤差が測定される請求項1に記載の位置誤差測定装置 。3. The attachment means connects the laser measurement assembly and the reflector assembly. including means for mounting in three mutually orthogonal orientations, thereby providing three mutually orthogonal orientations; 2. The position error measuring device according to claim 1, wherein a set of parameter errors along the alignment is measured. . 4.前記機械が座標測定機であり、前記第1の要素が3つの次元に可動なラムで ある請求項3に記載の位置誤差測定装置。4. the machine is a coordinate measuring machine and the first element is a ram movable in three dimensions; The position error measuring device according to claim 3. 5.前記レーザ測定アッセンブリと前記反射体アッセンブリが変位誤差を測定す る第1の手段と、前記選択された方向に直交する2つの方向で真直度を測定する 第2の手段と、前記選択された方向に直交する軸周リの回転を表す傾斜角及び偏 揺角を測定する第3の手段と、前記選択された方向付近の回転を表す横転誤差を 測定する第4の手段を含む請求項3に記載の位置誤差測定装置。5. The laser measurement assembly and the reflector assembly measure displacement errors. and measuring straightness in two directions orthogonal to the selected direction. a second means, an inclination angle and an offset representing rotation about an axis orthogonal to the selected direction; third means for measuring a yaw angle and a rollover error representing rotation about said selected direction; 4. The position error measuring device according to claim 3, further comprising fourth means for measuring. 6.前記位置誤差信号に呼応して前記選択された測定方向に沿う各選択された位 置に対応するパラメータ誤差の行列を計算する手段を更に含む請求項5に記載の 位置誤差測定装置。6. each selected position along the selected measurement direction in response to the position error signal; 6. The method of claim 5, further comprising means for calculating a matrix of parameter errors corresponding to the position. Position error measurement device. 7.前記機械が、3つの相互直交方向に可動なブリッジと、キャリジとラムとを 有する座標測定機を含み、更に前記ブリッジと、前記キャリジと前記ラムの位置 をモニターするスケール装置を含む請求項6に記載の位置誤差測定装置。7. The machine comprises three mutually orthogonally movable bridges, a carriage and a ram. a coordinate measuring machine having a position of the bridge, the carriage and the ram; 7. The position error measuring device according to claim 6, further comprising a scale device for monitoring. 8.前記パラメータ誤差に呼応して前記ブリッジ、前記キヤリジと前記ラムの一 定の位置用の総合誤差を計算し、前記スケール装置の読み取りから前記総合誤差 を差し引いて正確な位置情報を提供する手段を更に含む請求項7に記載の位置誤 差測定装置。8. The bridge, the carriage and the ram are adjusted in response to the parameter error. Calculate the total error for a given position and calculate the total error from the scale device reading. 8. The location error according to claim 7, further comprising means for subtracting the location error to provide accurate location information. Difference measuring device. 9.前記第2の測定手段が前記反射体アッセンブリに取リ付けられた再帰反射体 と、レーザ光線を前記レーザ測定アッセンブリから前記再帰反射体に向ける手段 と、前記レーザ測定アッセンブリ内で象限に区分けられてその中心からの反射光 線のずれを感知する光感知器とを備えている請求項5に記載の位置誤差必定装置 。9. a retroreflector, wherein the second measuring means is attached to the reflector assembly; and means for directing a laser beam from the laser measurement assembly to the retroreflector. and the reflected light from the center divided into quadrants within the laser measurement assembly. The positional error sure device according to claim 5, further comprising a photodetector that detects a line shift. . 10.前記第3の測定手段が前記反射体アッセンブリに取リ付けられたミラーと 、レーザ光線を前記レーザ測定アッセンブリから前記ミラーに向ける手段と、前 記レーザ測定アッセンブリ内に位置して象限に区分けされその中央からの反射光 線のずれを感知する光感知器とを備えている請求項5に記載の位置誤差測定装置 。10. the third measuring means comprises a mirror attached to the reflector assembly; , means for directing a laser beam from the laser measurement assembly to the mirror; The laser measurement assembly is divided into quadrants and the reflected light from the center. The position error measuring device according to claim 5, further comprising a photodetector that detects a line shift. . 11.前記第4の測定手段が規定の距離で間隔を置いて離されかつ前記反射体ア ッセンブリに取リ付けられた一対の再帰反射体と、個々のレーザ光線を前記レー ザ測定アッセンブリから前記再帰反射体の各々に向ける手段と、該選択された方 向に直交し前記一対の再帰反射体間に描かれた線に直交する方向における各反射 光線のずれを感知する前記レーザ測定アッセンブリ内での一対の区分けされた光 感知器とを備え、前記横転誤差が前記規定された距離によって分けられた2つの 光感知器によって感知されたずれとの間の相違に比例する請求項5に記載の位置 誤差測定装置。11. said fourth measuring means are spaced apart by a predetermined distance and said reflector A pair of retroreflectors attached to the assembly and a pair of retroreflectors attached to the assembly and directing each laser beam to the means for directing the measurement assembly to each of said retroreflectors; Each reflection in a direction perpendicular to the direction and perpendicular to the line drawn between the pair of retroreflectors a pair of segmented beams within said laser measurement assembly for sensing beam deviation; a sensor, wherein the rollover error is detected by two sensors separated by the defined distance. 6. The position according to claim 5, which is proportional to the difference between the displacement sensed by the photodetector. Error measuring device. 12.少なくとも2つの次元で互いに対して可動な第1の要素とテーブルとを有 する機械において、a)反射体アッセンブリを第1の要素に第1の反射体向きで 取り付けて第1の要素を第1の選択位置に位置決めする工程と、 b)レーザ測定アッセンブリを該テーブルに前記反射体アッセンブリと一列に並 ばされた第1のレーザ向きで、少なくとも1つのレーザ光線が前記レーザ測定ア ッセンブリによって選択された測定方向に沿って前記反射体アッセンブリに向け られ、そして前記レーザ測定アッセンブリに反射して戻るように前記異なる向き の各々に一列に並べられているように取リ付ける工程と、 c)前記レーザ測定アッセンブリに反射して戻された少なくとも1つのレーザ光 線を感知して、前記テーブルに対する前記第1の要素の変位、真直度、傾斜角、 偏揺角及び横転位置誤差を表す位置誤差信号を与え、そして前記誤差信号を記憶 する工程と、 d)前記選択された方向で前記第1の要素と前記反射体アッセンブリを前記反射 体アッセンブリが前記少なくとも1つレーザ光線と一列に並べられる値の選択さ れた位置に移動させる工程と、 e)前記レーザ測定アッセンブリに反射して戻った前記少なくとも1つのレーザ 光線を感知して前記テーブルに対する前記第1の要素の変位、真直度、傾斜角、 偏揺角及び横転位置誤差を表す位置誤差信号を与え、そして前記誤差信号を記憶 する工程と、 f)前記少なくとも1つレーザ光線の方向で多数の選択された位置のために工程 d)及びe)を縁リ返す工程と、g)前記反射体アッセンブリを前記第1の要素 に第2の反射体向きで取リ付ける工程と、 h)前記反射体アッセンブリを前記テーブルに前記反射体アッセンブリと一直線 の第2のレーザ向きで取リ付ける工程と、 i)前記第2の向きのために工種c)ないしf)を繰リ返す工程と、 を備えてなる、第1の要素とテーブルの相対位置におけるパラメータ誤差を測定 する方法。12. a first element and a table movable relative to each other in at least two dimensions; a) a reflector assembly on a first element with a first reflector orientation; attaching and positioning the first element in a first selected position; b) Place the laser measurement assembly on the table in line with the reflector assembly. At least one laser beam is directed toward the laser measurement aperture with a first laser beam oriented towards the reflector assembly along the measurement direction selected by the assembly. and reflected back to the laser measurement assembly. a step of attaching them so that they are arranged in a row on each of them; c) at least one laser beam reflected back to said laser measurement assembly; sensing the line to determine the displacement, straightness, and tilt angle of the first element relative to the table; providing a position error signal representing a yaw angle and roll position error, and storing said error signal; The process of d) said reflecting said first element and said reflector assembly in said selected direction; the body assembly is aligned with the at least one laser beam; a step of moving the e) said at least one laser reflected back to said laser measurement assembly. the displacement, straightness, and inclination angle of the first element relative to the table by sensing a light beam; providing a position error signal representing a yaw angle and roll position error, and storing said error signal; The process of f) for a plurality of selected positions in the direction of the at least one laser beam; d) and e); and g) attaching the reflector assembly to the first element. a step of attaching the second reflector to the h) placing said reflector assembly on said table in line with said reflector assembly; a second laser orientation step; i) repeating steps c) to f) for the second orientation; Measure the parameter error in the relative position of the first element and the table, comprising: how to. 13.j)前記反射体アッセンブリを該第1の要素に第3の反射体向きで取リ付 け、前記第1、第2及び第3の反射体向きが相互に直交するようにする工程と、 k)前記レーザ測定アッセンブリを該テーブルに前記反射体アッセンブリと一直 線の第3のレーザ向きで取リ付け、前記第1、第2及び第3の反射体向きが相互 に直交するようにする工程と、 1)工程c)ないしf)を前記第3の向き付けのために繰リ返す工程と、 を更に含む請求項12に記載の位置誤差測定方法。13. j) attaching said reflector assembly to said first element in a third reflector orientation; a step of making the orientations of the first, second and third reflectors orthogonal to each other; k) placing said laser measurement assembly on said table in line with said reflector assembly; the first, second and third reflectors are aligned with each other. a step of making it orthogonal to 1) repeating steps c) to f) for the third orientation; The position error measuring method according to claim 12, further comprising: 14.m)前記第1、第2及び第3の向きの各選択された位置用の位置誤差信号 を3つの相互直交方向に沿うパラメータ誤差の行列に変換する工程を更に含む請 求項13に記載の位置誤差測定方法。14. m) a position error signal for each selected position in said first, second and third orientation; The method further includes the step of converting the parameter error into a matrix of parameter errors along three mutually orthogonal directions. 14. The position error measuring method according to claim 13. 15.n)前記第1の要素の一定の位置用にその総合位置誤差を前記パラメータ 誤差から算出する工程と、o)前記第1の総合誤差を前記機械のスケール表示度 数から差引いて前記第1の要素の訂正された位置を得る工程と、 を更に含む請求項14に記載の位置誤差測定方法。15. n) for a given position of said first element its total position error is expressed as said parameter; o) calculating the first total error from the scale display degree of the machine; subtracting from a number to obtain a corrected position of the first element; The position error measuring method according to claim 14, further comprising: 16.選択された位置で互いに対して可動である第1の要素とテーブルとを有す る機械において、 前記第1の要素に取付け可能な反射体アッセンブリと前記テーブルに取付け可能 で前記反射体アッセンブリから反射した複数のレーザ光線を感知するレーザ測定 アッセンブリとを備え、前記反射体アッセンブリと前記測定アッセンブリが、 選択された方向に沿う位置誤差を測定する第1の手段と、前記選択された方向に 直交する2つの方向で真直度を測定し、前記反射体アッセンブリに取リ付けられ た再帰反射体と、レーザ光線を前記レーザ測定アッセンブリから前記再帰反射体 に向ける手段と、前記レーザ測定アッセンブリ内で4つの象限に区分けられその 中心からの反射光線のずれを感知する光感知器とを備えた第2の手段と、該選択 された方向に直交する2つの相互直交軸周リの傾斜角及び偏揺角を測定し,前記 反射体アッセンブリに取リ付けられたミラーと、該レーザ光線を前記レーザ測定 アッセンブリから該ミラーに向ける手段と、前記レーザ測定アッセンブリ内で4 つの象限に区分けされその中心からの反射光線のずれを感知する光感知器とを備 えた第3の手段と、前記選択された方向付近の回転を表す横転誤差を測定し、規 定の距離によって間隔を置いて離された前記反射体アッセンブリに取リ付けられ た一対の再帰反射体と、個々のレーザ光線を前記レーザ測定アッセンブリから前 記再帰反射体の各々に向ける手段と、該選択された方向に直交し前記一対の再帰 反射体間に描かれた線に直交する方向における各反射光線のずれを感知する前記 レーザ測定アッセンブリ内で一対の区分けされた光感知器とを備えた第4の手段 を含み、前記横転誤差が前記規定された距離によって分けられた2つの光感知器 によって感知されたずれとの間の相違に比例する第1の要素とテーブルとの相対 位置におけるパラメータ誤差を測定する装置。16. a first element and a table movable relative to each other at selected positions; In a machine that a reflector assembly attachable to the first element and attachable to the table; Laser measurements that detect multiple laser beams reflected from the reflector assembly at an assembly, the reflector assembly and the measurement assembly comprising: a first means for measuring a position error along a selected direction; The straightness is measured in two orthogonal directions, and the straightness is measured in two orthogonal directions. a retroreflector for directing a laser beam from the laser measurement assembly to the retroreflector; and means for directing the laser beam into four quadrants within said laser measurement assembly. a second means comprising a photodetector for sensing the deviation of the reflected light beam from the center; Measure the inclination angle and yaw angle of two mutually orthogonal axes perpendicular to the direction in which the a mirror attached to a reflector assembly and a mirror attached to the reflector assembly; means for directing the mirror from the assembly; It is divided into two quadrants and is equipped with a photodetector that detects the deviation of the reflected light from the center. and measuring a rollover error representing rotation in the vicinity of the selected direction, and attached to said reflector assemblies spaced apart by a fixed distance. a pair of retroreflectors and separate laser beams from the laser measurement assembly. means for directing said retroreflector to each of said retroreflectors; said sensing the deviation of each reflected ray in the direction orthogonal to the line drawn between the reflectors. and a pair of segmented light sensors within the laser measurement assembly. two photodetectors, the rollover error being separated by the defined distance; relative to the first element and the table proportional to the difference between the deviation sensed by A device that measures parameter errors in position. 17.前記レーザ測定アッセンブリが更にレーザ光線を発生するレーザと前記レ ーザ光線を前記第1の測定手段、第2の測定手段、第3の測定手段及び第4の測 定手段に供給される部分に分割する手段を備えている請求項16に記載のパラメ ータ誤差測定装置。17. The laser measurement assembly further includes a laser for generating a laser beam and the laser. The laser beam is measured by the first measuring means, the second measuring means, the third measuring means and the fourth measuring means. 17. The parameter according to claim 16, comprising means for dividing into portions fed to the determining means. Data error measuring device. 18.前記レーザ光線分割手段が,反射した部分がビームスプリッタの面に対し 垂直に偏光されるようにレーザ光線を偏光する手段を含み、伝送された光線がビ ームスプリッタの面に平行に偏光され、そこで前記第3の測定手段が更に90° で反射光線の偏波面を回転する四分の一波長板を含み、これにより該ミラーから の戻リ光線がレーザに向かって反射して戻るよりもむしろ偏光ビームスプリッタ を通過する請求項17に記載のパラメータ誤差測定装置。18. The laser beam splitting means causes the reflected portion to face the beam splitter surface. including means for polarizing the laser beam so that it is vertically polarized; polarized parallel to the plane of the beam splitter, where the third measuring means further polarizes the beam by 90°. includes a quarter-wave plate that rotates the plane of polarization of the reflected beam at Rather than the returning light beam being reflected back towards the laser, a polarizing beam splitter The parameter error measuring device according to claim 17, which passes through. 19.前記反射体アッセンブリと前記第1の要素を前記選択された方向に沿う選 択された位置に動かす手段を更に含む請求項17に記載のパラメータ誤差測定装 置。19. selecting the reflector assembly and the first element along the selected direction; 18. The parameter error measurement device of claim 17, further comprising means for moving to a selected position. Place. 20.選択された位置で互いに対して可動である第1の要素とテーブルとを有す る機械において、 前記第1の要素に取付け可能であり規定の距離により間隔を置いて離された一対 の再帰反射体を含む反射体アッセンブリと、 前記テーブルに取付け可能であり一対の間隔を置いて離された平行なレーザ光線 を前記再帰反射体に向ける手段と、選択された方向に垂直でありかつ前記一対の 再帰反射体の間で描かれた線に垂直である方向に各反射光線のずれを感知する一 対の区分けされた光感知器を含むレーザ測定アッセンブリと、 その間を規定の距離で分けらた該2つの光感知器によって感知されたずれの間の 相違から横転誤差を定める手段と、を備えてなる、選択された方向周りの相対横 転誤差を測定する装置。20. a first element and a table movable relative to each other at selected positions; In a machine that a pair attachable to said first element and spaced apart by a prescribed distance; a reflector assembly including a retroreflector; a pair of spaced apart parallel laser beams mountable to said table; means for directing said retroreflector to said retroreflector; A device that senses the deviation of each reflected ray in a direction that is perpendicular to the line drawn between the retroreflectors. a laser measurement assembly including a pair of segmented photodetectors; The difference between the deviations detected by the two photodetectors separated by a specified distance. means for determining a rollover error from the difference; and A device that measures rotation error. 21.前記区分けされた光感知器の各々が前記レーザ光線のずれない位置に位置 する分割線により分離される一対の光電池を含む請求項12の横転誤差を測定す る装置。21. Each of the divided photodetectors is located at a position that does not deviate from the laser beam. 13. The method of measuring rollover error according to claim 12, comprising a pair of photovoltaic cells separated by a dividing line. equipment. 22.選択された位置で互いに対して可動である第1の要素とテーブルとを有す る機械において、 前記第1の要素に取付け可能であり、それ自体に取り付けた再帰反射体を含む反 射体アッセンブリと、前記テーブルに取付け可能で、レーザ光線を前記再帰反射 体に向ける手段とその中心から反射光線のずれを感知する4象限光感知器を含む レーザ測定アッセンブリと、光感知器の各象限から受け入れた反射光線の相対強 度から真直度誤差を定める手段と、 を備えてなる、選択方向に垂直な2つの直交軸周リの相対真直度を測定する装置 。22. a first element and a table movable relative to each other at selected positions; In a machine that a retroreflector attachable to said first element and including a retroreflector attached thereto; a projectile assembly that is attachable to the table and that retroreflects the laser beam; It includes a means for directing it toward the body and a four-quadrant photodetector that senses the deviation of the reflected beam from its center. The laser measurement assembly and the relative intensities of the reflected beams received from each quadrant of the photodetector. means for determining straightness error from degrees; A device for measuring the relative straightness of two orthogonal axes perpendicular to a selected direction, comprising: . 23.互いに対して少なくとも2つの方向で可動な第1の要素と第2の要素とを 有する機械におけるパラメータ位置誤差を測定する装置であって、 前記第1の要素に取付け可能な第1の校正アッセンブリと、 前記第2の要素に取付け可能で、複数のレーザ光線を前記第1の校正アッセンブ リに向ける第2の校正アッセンブリと、 前記複数のレーザ光線に呼応して前記少なくとも2つの運動方向に沿う前記パラ メータ位置誤差を表す位置誤差信号を与える感知手段とを備え、前記パラメータ 誤差が3つの相互直交方向での変位誤差及び前記3つの相互直交方向周リの回転 誤差を含む感知手段と、 前記第1と第2の校正アッセンブリを前記複数のレーザ光線が前記少なくとも2 つの運動方向に対して連続して平行となり前記感知手段が前記少なくとも2つの 運動方向のための前記位置誤差信号を与えるように取リ付ける手段と、を備えて なる前記装置。23. a first element and a second element movable in at least two directions relative to each other; An apparatus for measuring parameter position errors in a machine having a first calibration assembly attachable to the first element; attachable to the second element to direct a plurality of laser beams to the first calibration assembly; a second calibration assembly directed towards the the parameters along the at least two movement directions in response to the plurality of laser beams; sensing means for providing a position error signal representative of the meter position error; The error is displacement error in three mutually orthogonal directions and rotation around the three mutually orthogonal directions. a sensing means including an error; The first and second calibration assemblies are connected to the plurality of laser beams by the at least two calibration assemblies. the sensing means is continuously parallel to the at least two movement directions; means for mounting to provide said position error signal for a direction of movement; The said device. 24.互いに対して可動な第1の要素と第2の要素とを有する機械におけるパラ メータ位置誤差を測定する装置であって、 前記第1の要素に取付け可能な第1の校正アッセンブリと、 前記第2の要素に取付け可能な第2の校正アッセンブリと、 選択された方向で第1と第2の校正アッセンブリとの間の距離の変化を測定する 干渉計手段と、前記第1及び第2の校正アッセンブリの横方及び回転相対運動に 位置的に感応して複数のレーザ光線を発生する手段と、 前記位置感知レーザ光線に呼応して前記第1及び第2の校正アッセンブリの横方 及び回転相対運動を感知する光線位置感知手段と、 前記干渉計手段と前記光線位置感知手段の出力に呼応して前記第1と第2の要素 間のパラメータ位置誤差を計算する手段と、 を備えてなる前記装置。24. Parameters in a machine having a first element and a second element movable relative to each other A device for measuring meter position error, the device comprising: a first calibration assembly attachable to the first element; a second calibration assembly attachable to the second element; measuring a change in distance between the first and second calibration assemblies in a selected direction; interferometer means and relative lateral and rotational movement of said first and second calibration assemblies; means for positionally sensitively generating a plurality of laser beams; transversely of the first and second calibration assemblies in response to the position sensitive laser beam; and a beam position sensing means for sensing rotational relative movement; said first and second elements in response to the outputs of said interferometer means and said beam position sensing means; means for calculating a parameter position error between; The device comprising: 25.少なくとも2つの次元で互いに対して可動な第1の要素とテーブルとを有 する機械において位置誤差を測定する装置であって、 前記第1の要素に取付け可能な反射体アッセンブリと、前記テーブルに取付け可 能で、少なくとも1つの出射レーザ光線を選択された測定方向に向け、そして前 記反射体アッセンブリから反射した前記少なくとも1つの戻リレーザ光線を感知 し、前記第1の要素と前記テーブルの相対位置誤差を表す位置誤差信号を発生す るレーザ測定アッセンブリと、 前記レーザ測定アッセンブリを前記テーブルに異なる向きで取リ付け、そして前 記反射体アッセンブリを前記第1の要素に取リ付けて、前記反射体アッセンブリ と前記レーザ測定アッセンブリが、前記少なくとも1つの出射レーザ光線が前記 反射体アッセンブリによって前記レーザ測定アッセンブリに反射して戻るように 前記異なる向きの各々に一列に並べれらるようにした手段と、 を備えてなる前記装置。25. a first element and a table movable relative to each other in at least two dimensions; A device for measuring position error in a machine that a reflector assembly attachable to the first element; and a reflector assembly attachable to the table. with the ability to direct at least one output laser beam in the selected measurement direction and sensing the at least one return laser beam reflected from the reflector assembly; and generate a position error signal representing a relative position error between the first element and the table. a laser measurement assembly; Mount the laser measurement assembly on the table in different orientations and attaching the reflector assembly to the first element; and the laser measurement assembly, wherein the at least one emitted laser beam reflected back to said laser measurement assembly by a reflector assembly. means arranged in a row in each of the different directions; The device comprising: 26.前記第1の要素に取付け可能な第1の校正アッセンブリと、 前記第2の要素に取付け可能で、少なくとも1つのレーザ光線を選択された方向 において前記第1の校正アッセンブリに向ける第2の校正アッセンブリと、前記 少なくとも1つのレーザ光線に呼応して前記少なくとも2つの運動方向に沿う前 記パラメータ位置誤差を表す位置誤差信号を与える感知手段とを備え、前記パラ メータ誤差が3つの相互直交方向での変位誤差及び前記3つの相互直交方向周リ の回転誤差を含む感知手段と、前記第1と第2の校正アッセンブリを前記少なく とも1つのレーザ光線が前記少なくとも2つの運動方向に対して連続して平行と なり前記感知手段が前記少なくとも2つの運動方向のための前記位置誤差信号を 与えるように取り付ける手段と、 を備えてなる、互いに対して少なくとも2つの方向で可動な第1の要素と第2の 要素とを有する機械におけるパラメータ位置誤差を測定する装置。26. a first calibration assembly attachable to the first element; attachable to said second element for directing at least one laser beam in a selected direction; a second calibration assembly directed towards said first calibration assembly at said before moving along said at least two directions of movement in response to at least one laser beam; sensing means for providing a position error signal representative of the parameter position error; The meter error is the displacement error in three mutually orthogonal directions and the circumference error in the three mutually orthogonal directions. a sensing means including a rotational error of said first and second calibration assemblies; In both cases, one laser beam is continuously parallel to the at least two movement directions. and said sensing means detects said position error signals for said at least two directions of movement. means for attaching the a first element movable in at least two directions relative to each other and a second element comprising: Apparatus for measuring parameter position errors in machines having elements. 27.前記取付け手段が予め選択された位置で前記第2要素に取り付けられ、そ して前記第2の校正アッセンブリを前記異なる向きの各々を取り付ける手段を含 む取付具を備えてなる請求項26に記載のパラメータ位置誤差測定装置。27. said attachment means being attached to said second element at a preselected location; and means for mounting said second calibration assembly in each of said different orientations. 27. The parametric position error measurement device of claim 26, comprising a fixture. 28.前記取付け手段が前記第1と第2の校正アッセンブリを3つの相互直交向 き付けをする手段を含み、これにより3つの相互直交向きに沿う1セットのパラ メータ誤差が測定される請求項26に記載のパラメータ位置誤差測定装置。28. Said mounting means mount said first and second calibration assemblies in three mutually orthogonal directions. a set of parameters along three mutually orthogonal directions; 27. Parameter position error measurement device according to claim 26, wherein meter error is measured. 29.前記第1と第2の校正アッセンブリが変位誤差を測定する第1の手段と、 前記選択された方向に直交する2つの方向で真直度を測定する第2の手段と、前 記選択された方向に直交する軸周りの回転を表す傾斜角及び偏揺角を測定する第 3の手段と、前記選択された方向付近の回転を表す横転誤差を測定する第4の手 段を含む請求項28に記載のパラメータ位置誤差測定装置。29. a first means for the first and second calibration assemblies to measure displacement errors; a second means for measuring straightness in two directions perpendicular to said selected direction; A first step that measures the tilt and yaw angles representing rotation about an axis perpendicular to the selected direction. and a fourth means for measuring rollover error representing rotation around the selected direction. 29. The parametric position error measurement device of claim 28, comprising a step. 30.前記機械が前記第1の要素に対して前記第2の要素の位置を測定するスケ ール装置を含み、そこで前記装置は更に前記位置誤差信号に呼応して前記運動の 選択された方向に沿う選択された位置に対応するパラメータ誤差の行列を計算す る手段と、前記パラメータ誤差に呼応して前記第1と第2の要素の一定位置のた めの総合誤差を計算し前記総合誤差を前記スケール装置の読み取りから差し引い て正確な位置情報を提供する手段とを更に含む請求項26に記載のパラメータ位 置誤差測定装置。30. a schedule in which the machine measures the position of the second element relative to the first element; a control device, wherein the device further adjusts the motion in response to the position error signal. Computes the matrix of parameter errors corresponding to the selected position along the selected direction. and means for constant positioning of said first and second elements in response to said parameter error. and subtracting said total error from said scale device reading. 27. A parameter position as claimed in claim 26, further comprising means for providing precise location information. Position error measuring device. 31.前記第2の測定手段が前記校正アッセンブリの1つに取り付けられた再帰 反射体と、レーザ光線を前記レーザ測定アッセンブリから前記再帰反射体に向け る手段と、前記レーザ測定アッセンブリ内で象限に区分けられてその中心からの 反射光線のずれを感知する光感知器とを備えている請求項29に記載のパラメー タ位置誤差測定装置。31. said second measuring means is attached to one of said calibration assemblies; a reflector, and directing a laser beam from the laser measurement assembly to the retroreflector. and means for dividing the laser measurement assembly into quadrants from the center thereof. 30. The parameter according to claim 29, further comprising a photodetector that detects a shift in reflected light rays. data position error measuring device. 32.記記第3の測定手段が前記反射体アッセンブリの1つに取り付けられたミ ラーと、レーザ光線を前記レーザ測定アッセンブリから前記ミラーに向ける手段 と、前記レーザ測定アッセンブリ内に位置して象限に区分けされその中央からの 反射光線のずれを感知する光感知器とを備えている請求項29に記載のパラメー タ位置誤差測定装置。32. The third measuring means is a mirror attached to one of the reflector assemblies. a mirror, and means for directing a laser beam from the laser measurement assembly to the mirror. and is located within the laser measurement assembly and is divided into quadrants and from the center thereof. 30. The parameter according to claim 29, further comprising a photodetector that detects a shift in reflected light rays. data position error measuring device. 33.前記第4の測定手段が規定の距離で間隔を置かれ離されかつ前記反射体ア ッセンブリに取り付けられた一対の再帰反射体と、個々のレーザ光線を前記レー ザ測定アッセンブリから前記再帰反射体の各々に向ける手段と、前記レーザ測定 アッセンブリ内で該選択された方向に直交し前記一対の再帰反射体間に描かれた 線に直交する方向における各反射光線のずれを感知する一対の区分けされた光感 知器とを備え、前記横転誤差が前記規定された距離によって分けられた2つの光 感知器によって感知されたずれとの間の相違に比例する請求項29に記載のパラ メータ位置誤差測定装置。33. said fourth measuring means are spaced apart by a predetermined distance and said reflector A pair of retroreflectors attached to the assembly and directing each laser beam to the means for directing the laser measurement assembly to each of the retroreflectors; drawn between the pair of retroreflectors perpendicular to the selected direction within the assembly. A pair of segmented light sensors that sense the deviation of each reflected ray in the direction perpendicular to the line the rollover error is separated by the prescribed distance; 30. The parameter of claim 29, which is proportional to the difference between the deviation sensed by the sensor. Meter position error measuring device.
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